Cientistas elucidam os mistério das galáxias ultra difusas

Essa imagem fornece uma visualização da distribuição estelar em galáxias ultra difusas simuladas. As galáxias são tão tênues quanto as galáxias anãs, mas ocupam uma área tão grande quanto a nossa Via Láctea. Uma nova investigação mostra que se existirem um grande número de supernovas durante o processo de formação estelar, isto poderá empurrar as estrelas e a matéria escura para fora, fazendo com que a galáxia se expanda. O fato da galáxia ficar espalhada sobre uma área maior significa que se torna mais difusa e difícil de observar com telescópios. A imagem mostra duas galáxias ultra difusas simuladas, sobrepostas sobre uma imagem do Hubble com galáxias de fundo. Créditos: Arianna Di Cintio, Chris Brook, simulações NIHAO e Telescópio Espacial Hubble

Ao longo do último ano, pesquisadores observaram algumas galáxias muito tênues e difusas. As galáxias estudadas são tão tênues quanto as galáxias anãs, mas estão distribuídas em uma área tão grande quanto a Via Láctea. Tem sido um mistério, como galáxias tão tênues, com até 1.000 vezes menos estrelas do que a Via Láctea, conseguem ser tão grandes. Agora, uma nova investigação do Instituto Niels Bohr mostra que se um grande número de supernovas explodirem durante o processo de formação estelar, isto poderá empurrar as estrelas e a matéria escura para fora, fazendo com que a galáxia se expanda.

As galáxias são gigantescas coleções de estrelas, gás e da invisível matéria escura. As galáxias menores contêm alguns milhões de estrelas, enquanto as maiores podem contar várias centenas de bilhões de estrelas. As primeiras estrelas já surgiram na infância do Universo cerca de 200 milhões de anos pós Big Bang, formadas a partir dos gases primordiais hidrogênio e hélio. Estas nuvens gigantes de gás e poeira se contraem e eventualmente o gás fica tão condensado que a pressão aquece a matéria, criando bolas brilhantes de gás e dando à luz novas estrelas. As estrelas se agrupam em galáxias, as primeiras das quais eram como “galáxias bebê”.

A teoria sugerida pelos astrônomos é que estas “galáxias bebê” gradualmente ficaram maiores e mais massivas através da constante formação de novas estrelas e através de colisão com galáxias vizinhas para formar galáxias novas e maiores. As maiores galáxias do nosso Universo atual têm estado, portanto, sob formação constante ao longo da história. A Terra e o nosso Sistema Solar encontram-se em uma galáxia espiral gigante, a Via Láctea.

A tênue galáxia ultra difusa Dragonfly 17 está demonstrada aqui ao lado de duas outras galáxias para comparação. A grande galáxia espiral, a Galáxia de Andrômeda, está à esquerda e a galáxia elíptica e anã, NGC 205, está um pouco para cima e para a direita na imagem, enquanto a galáxia ultra difusa Dragonfly 17 pode ser vista na imagem à direita. Créditos: Schoening/Harvey/van Dokkum/Telescópio Espacial Hubble

No entanto, as recém-descobertas galáxias tênues e ultra difusas têm sido difíceis de classificar. Enquanto alguns pesquisadores pensavam que as galáxias difusas eram tão grandes quanto as galáxias espirais, mas com uma grande quantidade de matéria escura, outros pensavam que seriam apenas casos de galáxias anãs comuns.

Recriando galáxias

Um projeto de pesquisa, liderado por Arianna Di Cintio do Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhague, tem sido capaz de recriar as características das galáxias observadas usando simulações computorizadas avançadas, realizadas em colaboração com a Universidade de Nova Iorque em Abu Dhabi. 

Arianna Di Cintio, doutora em astrofísica pertencente ao Centro de Cosmologia Escura do Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhague explicou:

Ao recriarmos quase 100 galáxias virtuais, mostramos que quando há um grande número de supernovas durante o processo de formação estelar, isso poderá resultar na migração das estrelas e da matéria escura na galáxia para o exterior, fazendo com que a galáxia se expanda. Quando existe um pequeno número de estrelas em uma grande área, isso significa que a galáxia se torna tênue e difusa e, portanto, difícil de ser observada através de telescópios.

Os perfis de massa de galáxias ultra difusas simuladas (linhas coloridas) e de galáxias observadas (símbolos escuros), indicando que as galáxias ultra difusas são galáxias anãs, muito mais pequenas que a Via Láctea. Créditos: Arianna Di Cintio, simulações NIHAO

Arianna Di Cintio explicou que o mecanismo que move as estrelas para longe do centro é o mesmo que é capaz de criar áreas com uma menor densidade de matéria escura. As muitas supernovas são tão poderosas que expelem o gás para o exterior da galáxia. Como resultado, tanto a matéria escura como as estrelas também migram na direção contrária à do centro da galáxia, de modo que a galáxia se expande. O fato da galáxia se espalhar sobre uma área maior significa que se tornou mais difusa ou tênue.

Arianna Di Cintio afirmou:

Se nós conseguirmos recriar galáxias ultra difusas com simulações de computador, isso prova que estamos no caminho certo com o nosso modelo cosmológico. Portanto, nós podemos prever que existem galáxias ultra difusas em toda a parte, não só em aglomerados de galáxias. Elas são dominadas pela matéria escura e só uma pequena porcentagem do seu conteúdo é composta por gás e estrelas e o mais importante é que são galáxias anãs com uma massa apenas cerca de 10 a 60 vezes inferior à de uma grande galáxia espiral, significativamente menor do que a Via Láctea, por exemplo.

Usando o Telescópio japonês Subaru no Havaí, os astrônomos observaram 854 galáxias ultra difusas no aglomerado de galáxias Cabeleira de Berenice. Estas galáxias estão muito longe (a cerca de 300 milhões de anos-luz) e 332 delas são do tamanho da Via Láctea. Crédito: NAOJ

Adicionalmente, os cientistas esperam que entre as galáxias ultra difusas mais isoladas, as maiores poderiam conter mais gás. Os astrônomos estão, portanto, iniciando estreitas colaborações com grupos de pesquisa que realizam observações de áreas muito distantes do céu com poderosos telescópios com o objetivo de confirmar essas teorias.

Arianna Di Cintio declarou:

Vão abrir uma janela totalmente nova para a formação galáctica. Podem existir milhares de galáxias ultra tênues à espera de serem descobertas.

Arianna Di Cintio está buscando descobrir o seu número de estrelas, o seu conteúdo de elementos e como é que as galáxias ultra difusas sobrevivem em aglomerados de galáxias.

O artigo intitulado “Mystery of ultra-diffuse faint galaxies solved”, assinado por Arianna Di Cintio et al. foi publicado na MNRAS (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society).

Fonte

Instituto Niels Bohr – Universidade de Copenhague: Mystery of ultra-diffuse faint galaxies solved

Artigo Científico

NIHAO XI: Formation of Ultra-Diffuse Galaxies by outflows

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1608-01327v2-nihao-xi-formation-of-ultra-diffuse-galaxies-by-outflows