Um choque de galáxias intensifica a formação estelar?

Um “frame” da simulação das duas galáxias do sistema Antennae em fusão. Aqui, a estrutura das galáxias tem sido reformatada desde o seu primeiro encontro. A alta resolução permite aos astrofísicos explorarem os detalhes com maior precisão. As estrelas nascem nas regiões mais densas (amarelo e vermelho) sob o efeito da compressão turbulenta. A formação de estrelas aqui é bem mais eficiente do em galáxias normais, como a Via Láctea, onde não se presenciam dramáticas fusões massivas. Créditos: F. Renaud/CEA-Sap

Usando o “estado da arte” em simulações computacionais, uma equipe de astrofísicos franceses elucidou, de forma inédita, um mistério que há muito intrigava os astrônomos: porque surtos de formação estelar, os famosos “starbursts”, acontecem quando as galáxias entram em choque?

As estrelas usualmente nascem quando o gás e poeira cósmica dissolvido nas nuvens galácticas se torna suficientemente denso para entrar em colapso, sob o efeito da gravidade. Porém, quando galáxias se fundem, os movimentos aleatórios dos turbilhões de gás se intensificam, o que deveria, por outro lado, dificultar o colapso do gás para formar estrelas. Intuitivamente, os astrônomos pensavam que turbulência abrandaria e até mesmo a formação de estrelas seria suspensa. Na realidade, o que se vê na prática é justamente o oposto.

Hubble mostra detalhes das galáxias NGC 4038 e 4039 (Arp 244) em processo de fusão. Créditos: NASA, ESA, Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration & B. Whitmore (Space Telescope Science Institute) et al.

Com o objetivo de esclarecer este paradoxo, novas simulações de modelagens de cenários de formação estelar foram processadas usando dois dos supercomputadores mais poderosos da Europa. A equipe modelou dois cenários: uma galáxia como a nossa Via Láctea e o par de galáxias em colisão Antennae: NGC 4038 e NGC 4039 (Arp244).

Para a galáxia similar a nossa Via Láctea, os astrofísicos utilizaram cerca de 12 milhões de horas de processamento no supercomputador Curie, ao longo de um período de 12 meses. Os cientistas simularam condições através de 300 mil anos-luz. Para o cenário similar nas galáxias em choque Antennae, os cientistas usaram o supercomputador SuperMUC para cobrir 600 mil anos-luz, utilizando 8 milhões de horas de processamento ao longo de um período de 8 meses. Graças a estes enormes recursos computacionais, o time foi capaz de modelar os sistemas em grande nível de detalhe, investigando células com “apenas” uma fração de um ano-luz de diâmetro.

Simulando o impacto da colisão e da fusão no sistema Arp 244, através de pacotes com 1.000 vezes menos massa do que qualquer tentativa realizada anteriormente e comparando os resultados com o modelo básico da Via Láctea (sem colisões), Florent e a sua equipe foram capazes de demonstrar que a fusão de galáxias muda a natureza da turbulência no gás galáctico. Em vez de girar, o gás entra em um estado em que a compressão é intensa. Assim, quando duas galáxias colidem, produz-se um excesso de gás denso que colapsa gerando estrelas freneticamente. Ambas as galáxias passam a experimentar um período de grande formação estelar, conhecido como “starburst”.

Resumo do comportamento das galáxias em choque desde t=-50 milhões de anos (antes) até t=+190 milhões de anos. Créditos ©: RAS/Florent Renaud et al.

Florent explicou:

Este é um grande passo para frente em nosso entendimento maneira pelas quais as estrelas são criadas, algo que só foi possível graças aos enormes e paralelos avanços do poder computacional disponível. Estes sistemas nos ajudam a desvendar a natureza das galáxias e seus conteúdos com detalhe inéditos, dando aos astrônomos a possibilidade de passo a passo compor a história completa.

Os cientistas, liderados por Florent Renaud, AIM Institute, Paris, França, publicaram os seus resultados em artigo do Journal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Para saber mais sobre o sistema de galáxias Antennae (Arp 244) leia: Arp244: uma dupla de galáxias em colisão na constelação do Corvo lembra as antenas de um inseto cósmico

Fonte

RAS: A turbulent birth for stars in merging galaxies

Artigo Científico

Starbursts triggered by intergalactic tides andinterstellar compressive turbulence

 ._._.