Campos magnéticos ajudam a moldar galáxias espirais

Missão Sofia detectou campos magnéticos como linhas de fluxo que seguem de perto os braços da galáxia NGC 1068

Campos magnéticos na galáxia NGC 1068, ou M77, são mostrados como linhas de fluxo sobre uma luz visível e imagem composta de raios X da galáxia do telescópio espacial Hubble, o Nuclear Spectroscopic Array e o Sloan Digital Sky Survey. O Sofia estudou a galáxia usando luz infravermelha distante (89 mícrons) para revelar facetas de seus campos magnéticos que observações anteriores usando telescópios visíveis e de rádio não conseguiam detectar. Créditos: Nasa/Sofia; Nasa/JPL-Caltech/Roma Tre Univ.

Nossa galáxia, a Via Láctea, tem uma forma espiral elegante, com longos braços cheios de estrelas. Mas como exatamente ela assumiu essa forma intrigava os cientistas. Novas observações de outra galáxia estão lançando luz sobre como galáxias em forma de espiral como a nossa adquirem sua forma icônica.

Os campos magnéticos desempenham um papel importante na formação dessas galáxias, de acordo com pesquisas do Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, ou Sofia. Os cientistas mediram os campos magnéticos ao longo dos braços espirais da galáxia chamada NGC 1068 ou M77. Os campos são mostrados como linhas de fluxo que seguem de perto os braços em movimento.

“Os campos magnéticos são invisíveis, mas podem influenciar a evolução de uma galáxia”, disse Enrique Lopez-Rodriguez, cientista da Universities Space Research Association no Centro de Ciências Sofia do Centro de Pesquisas Ames da Nasa, no Vale do Silício, na Califórnia. “Temos um bom entendimento de como a gravidade afeta as estruturas galácticas, mas estamos apenas começando a aprender o papel que os campos magnéticos desempenham.”

Infravermelho revelador

A galáxia M77 está localizada a 47 milhões de anos-luz de distância, na constelação de Cetus. Ela tem um buraco negro supermassivo ativo em seu centro que é duas vezes mais massivo que o buraco negro no coração da Via Láctea. Os braços giratórios estão cheios de poeira, gás e áreas de intensa formação estelar chamadas starbursts.

As observações em infravermelho do Sofia revelam o que os olhos humanos não podem ver: campos magnéticos que seguem de perto os braços espirais cheios de estrelas recém-nascidas. Isso apoia a teoria principal de como esses braços são forçados a ter sua forma icônica, conhecida como “teoria de ondas de densidade”. Segundo ela, a poeira, o gás e as estrelas nos braços não estão fixos no lugar como as lâminas de um ventilador. Em vez disso, o material se move ao longo dos braços conforme a gravidade o comprime, como itens em uma correia transportadora.

O alinhamento do campo magnético se estende por todo o comprimento dos braços massivos – aproximadamente 24 mil anos-luz de diâmetro. Isso implica que as forças gravitacionais que criaram a forma espiral da galáxia também estão comprimindo seu campo magnético. O fenômeno apoia a teoria de ondas de densidade. Os resultados foram publicados no “Astrophysical Journal”.

“Esta é a primeira vez que vimos campos magnéticos alinhados em escalas tão grandes com o nascimento de estrelas atuais nos braços espirais”, disse Lopez-Rodriguez. “É sempre estimulante ter evidências observacionais que apoiem ​​teorias.”

Sinal não contaminado

Os campos magnéticos celestes são notoriamente difíceis de observar. O mais novo instrumento do Sofia, o Airborne Wideband Camera-Plus de alta resolução, ou HAWC+, usa luz infravermelha distante para observar grãos de poeira celestial, que se alinham perpendicularmente às linhas do campo magnético. A partir desses resultados, os astrônomos podem inferir a forma e a direção do campo magnético invisível.

A luz infravermelha distante fornece informações importantes sobre os campos magnéticos porque o sinal não é contaminado pela emissão de outros mecanismos, como luz visível espalhada e radiação de partículas de alta energia. A capacidade do Sofia de estudar a galáxia com luz infravermelha distante, especificamente no comprimento de onda de 89 mícrons, revelou facetas até então desconhecidas de seus campos magnéticos.

Outras observações são necessárias para entender como os campos magnéticos influenciam a formação e a evolução de outros tipos de galáxias, como aquelas com formas irregulares.

O Sofia é um jato Boeing 747SP modificado para carregar um telescópio de 106 polegadas de diâmetro. É um projeto conjunto da Nasa e do Centro Aeroespacial Alemão (DLR). O Centro de Pesquisa Ames da Nasa gerencia o programa Sofia, as operações científicas e de missão, em cooperação com a Universities Space Research Association, sediada em Maryland, e o German Sofia Institute (DSI), na Universidade de Stuttgart. A aeronave é mantida e operada a partir do Edifício 703 do Armstrong Flight Research Center da Nasa, em Palmdale, Califórnia. O instrumento HAWC+ foi desenvolvido e entregue à Nasa por uma equipe de várias instituições liderada pelo Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) em Pasadena, Califórnia.

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