ESO: VLT descobre um novo tipo de aglomerados estelares globulares – os aglomerados escuros

Esta enorme galáxia elíptica, NGC 5128 (também conhecida por Centaurus A), é a galáxia deste tipo mais próxima da Terra, situada a cerca de 12 milhões de anos-luz de distância. Observações obtidas com o Very Large Telescope do ESO, no Chile, descobriram uma nova classe de aglomerados estelares globulares “escuros” em torno desta galáxia. Estes objetos encontram-se assinalados em vermelho. Os aglomerados normais estão assinalados em azul e os aglomerados globulares que apresentam propriedades semelhantes às das galáxias anãs estão em verde. Os aglomerados escuros são muito parecidos aos outros aglomerados da galáxia, no entanto contêm muito mais massa. Créditos: ESO, Digitized Sky Survey e Davide de Martin

Observações obtidas com o Very Large Telescope do ESO, no Chile, revelaram uma nova classe de aglomerados estelares globulares “escuros” situados em torno da galáxia gigante Centaurus A. Estes objetos misteriosos parecem-se com aglomerados normais, mas contêm muito mais massa e podem abrigar quantidades inesperadas de matéria escura ou então conter buracos negros massivos. Nenhuma destas hipóteses era esperada e as suas causas ainda são desconhecidas.

Os aglomerados estelares globulares são enormes bolas de milhões de estrelas que orbitam a maioria das galáxias. Tratam-se dos sistemas estelares mais velhos do Universo, tendo sobrevivido durante a maior parte do tempo do crescimento e evolução das galáxias.

Matt Taylor, estudante de doutoramento na Pontificia Universidad Catolica do Chile em Santiago, bolsista do ESO, é o autor principal deste novo estudo. Matt explicou:

Os aglomerados estelares e as suas estrelas constituintes são a chave para compreender a formação e evolução das galáxias. Durante décadas, os astrônomos pensaram que as estrelas que constituíam um determinado aglomerado globular tinham todas a mesma idade e composição química – mas agora sabemos que estes objetos são bem mais estranhos e complexos.

A galáxia elíptica Centaurus A (também chamada NGC 5128) é a galáxia gigante mais próxima da Via Láctea e pensa-se que abrigue cerca de 2.000 aglomerados globulares. Muitos destes aglomerados são mais brilhantes e mais massivos dos que os cerca de 150 que orbitam a Via Láctea.

Matt Taylor e a sua equipe executaram o estudo mais detalhado feito até hoje de uma amostra de 125 aglomerados globulares que se situam em torno de Centaurus A, com o auxílio do instrumento FLAMES montado no Very Large Telescope do ESO, no Observatório do Paranal, no norte do Chile [1].

Os pesquisadores usaram estas observações para deduzir a massa dos aglomerados [2] e comparar este resultado com o quão brilhante cada um deles é.

Para a maioria dos aglomerados do novo rastreamento, os mais brilhantes apresentam maior massa da maneira esperada, se um aglomerado contém mais estrelas tem um brilho total maior e mais massa total. Mas para alguns dos aglomerados globulares observou-se algo inesperado: eram muitas vezes mais massivos do que pareciam. E mais estranho ainda, quanto mais massivos eram estes aglomerados incomuns, maior a fração de material que era escuro. Algo nestes aglomerados era escuro, escondido e massivo. Mas o quê?

Existem várias possibilidades. Talvez os aglomerados escuros contenham buracos negros ou outro tipo de restos estelares escuros nos seus núcleos. Este é um fenômeno que pode explicar alguma da massa escondida, mas a equipe concluiu que tem que haver algo mais.

E a matéria escura? Os aglomerados globulares são normalmente considerados praticamente desprovidos desta substância misteriosa mas, talvez devido a alguma razão desconhecida, alguns aglomerados tenham retido uma quantidade significativa de aglomerações de matéria escura no seu interior. Este aspecto poderá explicar as observações, no entanto não se enquadra nas teorias convencionais.

Thomas Puzia, co-autor do trabalho, acrescentou:

A nossa descoberta de aglomerados estelares com massas inesperadamente elevadas para o número de estrelas que contêm sugere a existência de várias famílias de aglomerados globulares, com diferentes histórias de formação. Aparentemente alguns aglomerados estelares parecem ser bastante comuns, mas na realidade podem ter muito mais, literalmente, do que o que efetivamente observamos.

Estes objetos permanecem um mistério. A equipe está também trabalhando num rastreio maior de outros aglomerados globulares noutras galáxias e existem algumas pistas intrigantes de que tais aglomerados escuros se encontram também em outros lugares.

Matt Taylor resumiu a situação:

Encontramos uma nova e misteriosa classe de aglomerados estelares! Isto mostra o quanto ainda temos a aprender sobre todos os aspectos da formação de aglomerados globulares. Trata-se de um resultado importante e o próximo passo consiste em descobrir mais exemplos destes aglomerados escuros em torno de outras galáxias.

Este mapa mostra a localização da galáxia peculiar Centaurus A (NGC 5128) na constelação do Centauro. O mapa mostra a maioria das estrelas visíveis a olho nu sob boas condições atmosféricas e a Centaurus A propriamente dita encontra-se assinalada com um círculo vermelho. Esta galáxia é bastante brilhante e pode por isso ser observada com um pequeno telescópio amador ou mesmo com binóculos. A faixa escura também se torna claramente visível com um telescópio um pouco maior. Créditos: ESO, IAU and Sky & Telescope

Notas

[1] Até agora os astrônomos tinham estudado os aglomerados estelares com este nível de detalhe apenas no Grupo Local. As distâncias relativamente pequenas envolvidas tornavam as medições diretas de massa algo possível. Ao estudar NGC 5128, uma galáxia elíptica massiva e isolada, situada logo no exterior do Grupo Local a cerca de 12 milhões de anos-luz de distância, os astrônomos puderam estimar as massas dos aglomerados globulares num ambiente completamente diferente, levando o VLT/FLAMES até seus limites.

[2] As observações FLAMES dão informação acerca dos movimentos das estrelas nos aglomerados. Esta informação orbital depende da força do campo gravitacional e por isso pode ser usada para deduzir a massa do aglomerado – os astrônomos chamam tais estimativas de massas dinâmicas. O poder coletor do espelho de 8,2 metros de um dos Telescópios Principais do VLT combinado com a capacidade do FLAMES em observar mais de 100 aglomerados em simultâneo, foi a chave para coletar os dados necessários a este estudo.

Fonte

ESO: eso1519 — The Dark Side of Star Clusters – VLT discovers new kind of globular star cluster

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