Hubble mede a rotação da Grande Nuvem de Magalhães

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Esta imagem com as setas apontando o destino das estrelas demonstra as medições do Hubble da rotação da Grande Nuvem de Magalhães, a galáxia de maior tamanho vizinha próxima da nossa Via Láctea. A Grande Nuvem de Magalhães reside no céu do Hemisfério Sul, tal como vista nesta imagem terrestre. Créditos: NASA/ESA/STScI

Esta imagem com anotações demonstra as medições do Hubble da rotação da Grande Nuvem de Magalhães, a galáxia de maior tamanho vizinha mais próxima da nossa Via Láctea. A Grande Nuvem de Magalhães reside no céu do Hemisfério Sul, tal como vista nesta imagem terrestre. Crédito: NASA/ESA

Através do olhar penetrante do telescópio espacial Hubble, os cientistas mediram pela primeira vez com maior precisão a velocidade de rotação de uma galáxia com base no movimento das suas estrelas.

De acordo com a sua análise, a parte central da nossa galáxia vizinha, a Grande Nuvem de Magalhães, completa uma rotação a cada 250 milhões de anos. O nosso Sol leva 225 a 250 milhões de anos para completar uma rotação em torno do centro da nossa Via Láctea.

Grande Nuvem de Magalhães por John P Gleason

Roeland van der Marel do STScI (Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland, EUA) e Nitya Kallivayalil (Universidade da Virgínia em Charlottesville) usaram o observatório espacial Hubble para medir o movimento médio de centenas de estrelas individuais na Grande Nuvem de Magalhães, localizada a cerca de 170.000 anos-luz de distância. O Hubble registou pequenos movimentos das estrelas durante um período de sete anos.

Kallivayalil afirmou:

O estudo desta galáxia vizinha, através do acompanhamento do movimento das estrelas, nos fornece uma melhor compreensão da estrutura interna de galáxias em disco. A velocidade de rotação de uma galáxia fornece informação sobre como se deu sua formação e pode ser usada para calcular a sua massa.

As galáxias em forma de disco, como a Via Láctea e a Grande Nuvem de Magalhães, em geral giram como um carrossel. A capacidade de rastreamento do Hubble fornece uma nova maneira de determinar o perfil rotacional de uma galáxia graças ao movimento próprio das suas estrelas, vistas no plano do céu. Os astrônomos há muito medem os movimentos laterais de objetos celestes próximos, mas esta é a primeira vez que temos precisão suficiente para entender em detalhes a rotação de outra galáxia vizinha.

Van der Marel, autor principal do um artigo publicado em 1 de fevereiro de 2014 na revista Astrophysical Journal, destacou:

A Grande Nuvem de Magalhães é uma galáxia importante para nós porque está muito perto da nossa Via Láctea. É difícil estudar a Via Láctea porque estamos a vê-la a partir do seu interior, por isso tudo o que vemos está disperso por todo o céu. Os objetos da Via Láctea se espalham por distâncias diferentes e estamos cercados por eles. O estudo da estrutura e da rotação é muito fácil se observamos uma galáxia vizinha a partir de fora.

Ao longo do último século, os astrônomos calcularam taxas de rotação galáctica através da observação de uma ligeira mudança no espectro de luz das suas estrelas. Esta mudança é conhecida como Efeito Doppler. De um lado do disco galáctico em rotação, as estrelas que giram na direção da Terra mostram um desvio espectral para o azul – a compressão de ondas de luz oscila devido ao movimento em direção ao observador. As estrelas que giram para longe da Terra, no lado oposto da galáxia, mostram um desvio espectral para o vermelho – o alongamento da luz para comprimentos de onda mais avermelhados devido ao movimento para longe do observador.

Os movimentos recém-medidos do Hubble e os movimentos Doppler medidos anteriormente providenciam informações complementares acerca da velocidade de rotação da Grande Nuvem de Magalhães. Ao combinar os resultados, a equipe do Hubble obteve uma visão totalmente tridimensional de movimentos estelares noutra galáxia.

Ao usar o Hubble para estudar os movimentos das estrelas ao longo de vários anos, podemos, pela primeira vez, ver a rotação de uma galáxia no plano do céu.

O Hubble é o único telescópio capaz de fazer este tipo de observação graça à sua grande resolução, à sua estabilidade de imagem e principalmente aos seus 24 anos de trabalho no espaço.

Van der Marel explicou, através de uma analogia:

Se imaginarmos uma pessoa na Lua, a precisão do Hubble permitir-nos-ia determinar a que velocidade o cabelo dessa pessoa cresce. Esta precisão é crucial, porque os movimentos estelares aparentes são muito pequenos devido à distância da galáxia. Podemos pensar na Grande Nuvem de Magalhães como um relógio no céu, cujos ponteiros demoram 250 milhões de anos a completar uma revolução. Sabemos que os ponteiros do relógio se movem, mas mesmo com o Hubble precisamos de olhar para eles durante vários anos para ver qualquer tipo de movimento.

A equipe de investigação usou a câmera WFC3 (Wide Field Camera 3) e a câmera ACS (Advanced Camera for Surveys) do Hubble para observar estrelas em 22 campos espalhados ao longo do vasto disco da Grande Nuvem de Magalhães, situada no céu no Hemisfério Sul. O disco tem visualmente cerca de 20 vezes o diâmetro aparente da Lua. As setas na imagem no topo deste artigo mostram o movimento previsto para os próximos 7 milhões de anos, tendo por base medições do Hubble.

Cada campo observado contém não apenas dúzias de estrelas da Grande Nuvem de Magalhães, mas também um quasar de fundo, um brilhante farol luminoso alimentado por um buraco negro no núcleo de uma distante galáxia ativa. Os astrônomos usaram os quasares como pontos fixos de referência para medir o sutil movimento das estrelas da Grande Nuvem de Magalhães.

Esta medição é o clímax do trabalho em andamento com o Hubble para refinar o cálculo da velocidade de rotação da Grande Nuvem de Magalhães. Van der Marel começou por analisar a rotação da galáxia em 2002 com a criação de previsões detalhadas, agora confirmadas pelo Hubble, de como a movimento da galáxia vizinha se comporta.

Kallivayalil comentou:

Graças à relativa proximidade da Grande Nuvem de Magalhães, esta é um lugar de referência para os estudos da evolução e população estelar. Para tal, é importante compreender a estrutura da galáxia. A nossa técnica para medir a velocidade de rotação da galáxia usando movimentos tridimensionais é um novo método de descobrir mais sobre essa estrutura. Abre uma nova janela para a nossa compreensão de como as estrelas se movimentam nas galáxias.

A equipe planeja usar o Hubble para medir os movimentos estelares na prima da Grande Nuvem de Magalhães, a Pequena Nuvem de Magalhães, utilizando a mesma técnica. As galáxias estão interagindo e esse estudo também deverá fornecer mais dados sobre o movimento das galáxias em torno uma da outra e em torno da Via Láctea.