3360: O gigante nas nossas estrelas

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Nesta ilustração, os dados da “Onda Radcliffe” estão sobrepostos numa imagem da Via Láctea.
Crédito: Worldwide Telescope, cortesia de Alyssa Goodman

Astrónomos da Universidade de Harvard descobriram uma estrutura gasosa monolítica em forma de onda – a maior já vista na nossa Galáxia – composta de berçários estelares interligados. Denominada “Onda Radcliffe” em homenagem à sede da colaboração científica, o Instituto Radcliffe para Estudos Avançados, a descoberta transforma uma visão de 150 anos de berçários estelares próximos como um anel em expansão que apresenta um filamento ondulado que forma estrelas e que se estica biliões de quilómetros acima e abaixo do disco galáctico.

O trabalho, publicado na revista Nature, teve por base uma nova análise de dados da sonda Gaia da ESA, lançada em 2013 com a missão de medir com precisão a posição, a distância e o movimento das estrelas. A abordagem inovadora da equipa de investigação combinou os dados super-precisos do Gaia com outras medições para construir um mapa 3D detalhado da matéria interestelar na Via Láctea e notaram um padrão inesperado no braço espiral mais próximo da Via Láctea.

Os investigadores descobriram uma estrutura longa e fina, com cerca de 9000 anos-luz de comprimento e 400 anos-luz de largura, em forma de onda, alcançando 500 anos-luz acima e abaixo do plano médio do disco da nossa Galáxia. A Onda inclui muitos dos berçários estelares que se pensava fazerem parte da “Cintura de Gould”, uma faixa de regiões de formação estelar que se pensava estar orientada num anel em torno do Sol.

“Nenhum astrónomo esperava que morássemos ao lado de uma gigantesca colecção de gás semelhante a uma onda – ou que ela forma o braço local da Via Láctea,” disse Alyssa Goodman, professora de astronomia, investigadora associada da Instituição Smithsonian e co-directora do Programa de Ciências do Instituto Radcliffe para Estudos Avançados. “Ficámos completamente chocados quando percebemos quão longa e direita a Onda Radcliffe é, observando-a de cima e em 3D – mas também quão sinusoidal é quando vista da Terra. A própria existência da Onda está a forçar-nos a repensar a nossa compreensão da estrutura 3D da Via Láctea.”

“Gould e Herschel observaram a formação de estrelas brilhantes num arco projectado no céu, de modo que há muito tempo as pessoas têm vindo a tentar descobrir se estas nuvens moleculares realmente formam um anel em 3D, disse João Alves, professor de física e astronomia na Universidade de Viena. “Ao invés, o que observámos é a maior estrutura de gás coerente que conhecemos na Galáxia, organizada não em anel, mas num filamento massivo e ondulado. O Sol fica a apenas 500 anos-luz da Onda no seu ponto mais próximo. Tem estado mesmo em frente dos nossos olhos este tempo todo, mas não a conseguíamos ver. Até agora.”

O novo mapa 3D mostra a nossa vizinhança galáctica sob uma nova luz, dando aos cientistas uma visão corrigida da Via Láctea e abrindo a porta a outras grandes descobertas.

“Nós não sabemos o que provoca esta forma, mas pode ser como uma ondulação num lago, como se algo extraordinariamente massivo tivesse ‘aterrado’ na nossa Galáxia,” disse Alves. “O que sabemos é que o nosso Sol interage com esta estrutura. Passou por um festival de super-novas quando cruzou Orionte há 13 milhões de anos, e daqui a outros 13 milhões de anos cruzará novamente a estrutura, como se estivéssemos a ‘surfar a onda’.”

A determinação das estruturas na vizinhança galáctica “poeirenta” onde nos situamos é um desafio de longa data na astronomia. Em estudos anteriores, o grupo de investigação de Douglas Finkbeiner, professor de astronomia e física em Harvard, foi pioneiro em técnicas estatísticas avançadas para mapear a estrutura tridimensional da poeira usando levantamentos sobre as cores das estrelas. Armado com novos dados do Gaia, os estudantes de Harvard Catherine Zucker e Joshua Speagle expandiram estas técnicas, melhorando drasticamente a capacidade dos astrónomos em medir distâncias a regiões de formação estelar. Este trabalho, liderado por Zucker, foi publicado na revista The Astrophysical Journal.

“Nós suspeitávamos que pudessem haver estruturas maiores que simplesmente não conseguíamos colocar em contexto. Assim, para criar um mapa preciso da nossa vizinhança solar, combinámos observações de telescópios espaciais como o Gaia com astro-estatística, visualização de dados e simulações numéricas,” explicou Zucker, estudante da NSF (National Science Foundation) e candidata a doutoramento no Departamento de Astronomia da Escola de Artes e Ciências de Harvard.

Zucker desempenhou um papel fundamental na compilação do maior catálogo de distâncias precisas de todos os tempos para berçários estelares locais – a base para o mapa 3D usado no estudo. Ela estabeleceu o objectivo de pintar uma nova imagem da Via Láctea, perto e longe.

“Reunimos esta equipa para que pudéssemos ir além do processamento e tabulação dos dados para os visualizar activamente – não apenas nós próprios, mas para todos. Agora, podemos literalmente ver a Via Láctea com novos olhos,” comentou.

“O estudo dos nascimentos estelares é complicado por dados imperfeitos. Corremos o risco de errar nos detalhes, porque se estamos confusos com as distâncias, estamos confusos com os tamanhos,” observou Finkbeiner.

Goodman concordou: “Todas as estrelas do Universo, incluindo o nosso Sol, são formadas em nuvens dinâmicas, em colapso, de gás e poeira. Mas a determinação da massa das nuvens, quão grandes são, tem sido difícil, porque estas propriedades dependem de quão longe a nuvem está.”

Segundo Goodman, os cientistas há mais de 100 anos que estudam nuvens densas de gás e poeira entre as estrelas, observando estas regiões com cada vez maior resolução. Antes do Gaia, não havia um conjunto de dados grande o suficiente para revelar a estrutura da Galáxia em larga escala. Desde o seu lançamento em 2013, o observatório espacial permitiu medições das distâncias de mil milhões de estrelas na Via Láctea.

Esta “enxurrada” de dados do Gaia serviu como a plataforma de testes perfeita para novos e inovadores métodos estatísticos que revelam a forma dos berçários estelares locais e a sua ligação com a estrutura galáctica da Via Láctea. Alves foi para Radcliffe para trabalhar com Zucker e Goodman, pois previam que o fluxo de dados do Gaia melhorasse a tecnologia de mapeamento 3D da poeira do grupo de Finkbeiner o suficiente para revelar as distâncias destes berçários estelares locais. Mas não faziam ideia de que iam encontrar a Onda Radcliffe.

Os grupos de Finkbeiner, Alves e Goodman colaboraram intimamente neste esforço de dados científicos. O grupo de Finkbeiner desenvolveu a estrutura estatística necessária para inferir a distribuição 3D das nuvens de poeira; o grupo de Alves contribuiu com profunda experiência no que toca às estrelas, formação estelar e ao Gaia; e o grupo de Goodman desenvolveu as visualizações 3D e a estrutura analítica, chamada “cola”, que permitiu que a Onda Radcliffe fosse observada, explorada e descrita quantitativamente.

Os artigos, os dados analisados, o código estatístico, as figuras interactivas, vídeos e o “tour” pelo Worldwide Telescope estão disponíveis gratuitamente ao público e comunidade científica num web site dedicado.

Astronomia On-line
14 de Janeiro de 2020

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3343: Matéria escura pode ter colidido com a Via Láctea (e criado uma “onda” gigante)

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Alyssa Goodman / Harvard University

Uma onda enorme foi descoberta na Via Láctea, que se pode ter formado como resultado de uma colisão com um enorme objecto misterioso – potencialmente matéria escura.

A “onda Radcliffe” foi descoberta com recurso aos dados do satélite Gaia da Agência Espacial Europeia. Antes, passara despercebida por causa do seu tamanho extremo e da nossa proximidade. Da Terra, a onda cobre metade do céu, dificultando a visualização de toda a estrutura.

Investigadores liderados por João Alves, do Departamento de Astrofísica da Universidade de Viena e do Instituto Radcliffe de Estudos Avançados da Universidade de Harvard, estavam inicialmente a tentar mapear uma estrutura conhecida como Cinturão de Gould. Esta é uma grande faixa de regiões de formação de estrelas.

Ao fazer isso, a equipa descobriu que o Cinturão de Gould é “apenas um efeito de projecção” de uma estrutura muito maior, disse Alves , em declarações à Newsweek. “Como se pode imaginar, fiquei muito surpreendido”, disse.

De acordo com o estudo publicado este mês na revista científica Nature, os cientistas descobriram que a onda Radcliffe era um filamento enorme e longo, com nove mil anos-luz de comprimento e 400 de largura. Também foi encontrado 500 anos-luz acima e abaixo do plano médio do disco galáctico em forma de onda.

Anda não se sabe o que pode ter produzido a onda. No entanto, a sua amplitude parece estar a diminuir ao longo do tempo. Para que seja uma onda atenuada, sugere imediatamente algum tipo de gatilho – talvez uma colisão entre o disco da nossa Via Láctea e um objecto maciço – que até agora não foi possível identificar. Porém, poderia ter sido um grupo de matéria escura.

Um estudo anterior sobre o Cinturão de Gould, publicado em 2009 na revista científica Monthly Notices da Royal Astronomical Society, sugeriu o mesmo. Talvez uma gigantesca bolha de matéria escura tenha colidido com a nuvem de gás jovem há milhões de anos, distorcendo a gravidade da galáxia e espalhando as estrelas mais próximas no padrão visto hoje, recorda o LiveScience.

Alves disse ainda que a onda e as novas estrelas que produz são os nossos novos vizinhos galácticos, uma vez que o nosso sistema solar está a viajar na mesma direcção e na mesma velocidade. Aliás, o nosso Sol morrerá antes da maioria destas novas estrelas vizinhas.

Além disso, a equipa descobriu que a onda interage com o Sol, que cruzou no nosso caminho há cerca de 13 milhões de anos e continuará em mais 13 milhões de anos. O que aconteceu durante esse encontro também é desconhecido, segundo explicou Alves em comunicado.

A equipa espera agora encontrar outras estruturas semelhantes noutras partes da Via Láctea. Além disso, estão a tentar localizar e medir as estrelas adolescentes da onda, pois herdam os movimentos da nuvem parental, portanto, propriedades importantes, o que deverá ajudá-los a descobrir o que poderá ter causado a formação da onda.

ZAP //

Por ZAP
10 Janeiro, 2020

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