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ago 31

O ALMA descobre enormes reservatórios de gás turbulento escondidos em galáxias distantes

Primeira detecção de CH+ em galáxias distantes com formação estelar explosiva fornece pistas novas sobre a história de formação estelar do Universo

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Concepção artística de gás alimentando galáxias distantes com formação estelar explosiva – Esta ilustração mostra como é que o gás que cai em galáxias distantes com formação estelar explosiva termina em vastos reservatórios turbulentos de gás frio que se estendem até 30 000 anos-luz além das regiões centrais. O ALMA foi usado para detectar estes reservatórios turbulentos de gás frio que rodeiam galáxias distantes semelhantes. Ao detectar CH+ pela primeira vez, este trabalho abre uma nova janela na exploração de uma época crítica de formação estelar no Universo. Crédito: ESO/L. Benassi

O ALMA detectou reservatórios turbulentos de gás frio em torno de galáxias distantes com formação estelar explosiva. Ao detectar CH+ pela primeira vez, este trabalho abre uma nova janela na exploração de uma época crítica de formação estelar no Universo. A presença deste íon lança uma nova luz sobre como é que as galáxias conseguem estender o seu período de formação estelar rápida. Os resultados foram publicados hoje na revista Nature.

Uma equipe liderada por Edith Falgarone (Ecole Normale Supérieure e Observatoire de Paris, França) utilizou o complexo de radiotelescópios do ESO Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para detectar assinaturas do íon de hidreto de carbono CH+ [1] em galáxias distantes com formação estelar explosiva [2]. O grupo de pesquisadores identificou os fortes sinais de CH+ em cinco das seis galáxias estudadas, incluindo a Pestana Cósmica (eso1012) [3]. Este trabalho fornece novas informações que ajudam os astrônomos a compreender melhor o crescimento das galáxias e como é que o meio que envolve estes objetos alimenta a formação estelar.

Martin Zwaan, astrônomo do ESO, que contribuiu para o artigo científico que descreve os resultados, destacou:

O CH+ é um íon especial. Precisa de muita energia para se formar e é muito reativo, o que significa que o seu tempo de vida é muito curto e não pode ser transportado para muito longe. Por isso, o CH+ mostra-nos como é que a energia flui nas galáxias e no meio ao seu redor.

Para percebermos como é que o CH+ rastreia a energia podemos fazer uma analogia com estar num barco num oceano tropical durante uma noite escura e sem Lua. Quando as condições são apropriadas, o plâncton fluorescente pode iluminar a região em redor do barco à medida que este avança. A turbulência causada pelo barco deslizando na água excita o plâncton, que emite luz, revelando assim a presença de regiões turbulentas na água escura por baixo de nós. Uma vez que o CH+ se forma exclusivamente em pequenas áreas onde os movimentos turbulentos do gás se dissipam, a sua detecção rastreia essencialmente a energia em escala galáctica.

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Esta imagem ALMA mostra a Pestana Cósmica, uma galáxia distante com formação estelar explosiva que nos aparece com forma dupla e mais brilhante devido ao efeito de lente gravitacional. O ALMA foi usado para detectar reservatórios turbulentos de gás frio que rodeiam esta e outras galáxias distantes com formação estelar explosiva. Ao detectar CH+ pela primeira vez, este trabalho abre uma nova janela na exploração de uma época crítica de formação estelar no Universo.Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / E. Falgarone et al.

O CH+ observado revela densas ondas de choque, alimentadas por ventos galácticos rápidos e quentes que têm origem nas regiões de formação estelar das galáxias. Estes ventos fluem ao longo da galáxia e empurram o material para fora desta, no entanto os seus movimentos turbulentos são tais que parte deste material pode ser de novo capturado pela atração gravitacional da própria galáxia. A matéria aglomera-se em enormes reservatórios turbulentos de gás frio de baixa densidade, estendendo-se mais de 30 mil anos-luz a partir da região de formação estelar da galáxia [4].

Edith Falgarone, líder do artigo científico explicou:

Com o CH+ aprendemos que a energia está armazenada no interior de vastos ventos do tamanho de galáxias e que termina como movimentos turbulentos em reservatórios invisíveis de gás frio que rodeiam a galáxia. Os nossos resultados desafiam a teoria de evolução galáctica. Ao dar origem a turbulência nos reservatórios, estes ventos galácticos aumentam a fase de formação estelar explosiva, em vez de a extinguirem.

A equipe determinou que os ventos galácticos não podem por si próprios alimentar os reservatórios gasosos recentemente descobertos, sugerindo que a massa vem de fusão ou acreção galácticas de correntes de gás escondidas, como previsto pela atual teoria.

O Diretor de Ciência do ESO, Rob Ivison, coautor do novo artigo, declarou:

Esta descoberta representa um enorme passo em frente na nossa compreensão de como o fluxo de material é regulado em torno das galáxias com a mais intensa formação estelar explosiva do Universo primordial. Este trabalha demonstra bem o que pode ser alcançado quando cientistas de uma variedade de áreas se juntam para explorar as capacidades de um dos mais poderosos telescópios do mundo.

 

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “Large turbulent reservoirs of cold molecular gas around high redshift starburst galaxies”, assinado por E. Falgarone et al., publicado na Nature em 30 de agosto de 2017.

Notas

[1] O CH+ é um íon da molécula CH chamado metilidínio pelos químicos. Trata-se de uma das primeiras três moléculas que foram descobertas no meio interestelar. Desde a sua descoberta no início da década de 1940, que a presença de CH+ no espaço interestelar permanece um mistério, uma vez que é bastante reativo e por isso desaparece mais depressa do que outras moléculas.

[2] Estas galáxias são conhecidas por terem uma taxa muito mais elevada de formação estelar quando comparadas com galáxias mais calmas, como a Via Láctea, o que torna estas estruturas ideais para estudar o crescimento de galáxias e a interação entre gás, poeira, estrelas e os buracos negros situados nos seus centros.

[3] O ALMA foi utilizado para obter espectros de cada galáxia. Um espectro é um registo de luz, tipicamente de um objeto astronômico, separado em diferentes cores (ou comprimentos de onda), do mesmo modo que as gotas de água dispersam a luz solar para formar um arco-íris. Uma vez que cada elemento tem uma “impressão digital” própria no espectro, os espectros podem ser usados para determinar a composição química dos objetos observados.

[4] Estes reservatórios turbulentos de gás difuso podem ter a mesma natureza que os gigantes halos resplandecentes observados em redor de quasares distantes.

Fonte

ESO: ALMA Finds Huge Hidden Reservoirs of Turbulent Gas in Distant Galaxies / First detection of CH+ molecules in distant starburst galaxies provides insight into star formation history of the Universe

._._.

eso1727a – Large turbulent reservoirs of cold molecular gas around high redshift starburst galaxies

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