Hubble analisa a borda da galáxia do Sombreiro e seu misterioso passado

Com seu formato único, a galáxia do Sombreiro esconde um enigma: a presença de estrelas ricas e pobres em metais em lugares diferentes dos esperados

Galáxia do Sombreiro: enigma sobre as posições que estrelas ricas e pobres em metais ocupam em sua estrutura. Crédito: ESO/P. Barthel

Novos e surpreendentes dados do Telescópio Espacial Hubble, da Nasa e da ESA, sugerem que a “borda” suave e estável do disco da galáxia do Sombreiro, a mais de 29,3 milhões de anos-luz da Terra, pode ocultar um passado turbulento. A nitidez e a sensibilidade do Hubble fornecem uma boa resolução a dezenas de milhares de estrelas individuais no vasto e extenso halo (a região além da porção central de uma galáxia, geralmente feita de estrelas mais antigas) da galáxia do Sombreiro.

As observações mais recentes dessa galáxia estão colocando a teoria convencional de cabeça para baixo por mostrarem apenas uma pequena fração de estrelas mais antigas, pobres em metais, no halo, além de uma inesperada abundância de estrelas ricas em metais, normalmente encontradas apenas no disco e na protuberância central de uma galáxia. As descobertas incomuns foram publicadas na revista “The Astrophysical Journal”.

As principais fusões de galáxias do passado são uma explicação possível, embora a imponente Sombreiro não mostre nenhuma evidência de uma recente fusão de galáxias massivas.

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“A Sombreiro sempre foi uma galáxia um pouco estranha, o que a torna bem interessante”, disse Paul Goudfrooij, do Space Telescope Science Institute (STScI), em Baltimore. “As medidas de metalicidade do Hubble (ou seja, a abundância de elementos pesados ​​nas estrelas) são outra indicação de que a Sombreiro tem muito a nos ensinar sobre montagem e evolução de galáxias.”

Halo incomum

“As observações do Hubble sobre o halo da Sombreiro estão transformando a compreensão geralmente aceita da composição e metalicidade das galáxias”, acrescentou o coinvestigador Roger Cohen, do STScI.

Há muito tempo favorita dos astrônomos e observadores amadores do céu por sua beleza brilhante e estrutura curiosa, a galáxia do Sombreiro (M104) agora tem um novo capítulo em sua estranha história – um halo estendido de estrelas ricas em metal com quase um sinal do metal esperado estrelas pobres que foram observadas nos halos de outras galáxias.

Intrigados com os dados do Hubble, os pesquisadores se voltaram para modelos sofisticados de computador a fim de sugerir explicações para a inversão desconcertante da teoria galáctica convencional. Esses resultados sugerem a possibilidade, igualmente surpreendente, de grandes fusões no passado da galáxia, embora a estrutura majestosa da Sombreiro não tenha evidências de perturbações recentes.

“A ausência de estrelas pobres em metal foi uma grande surpresa”, disse Goudfrooij. “E a abundância de estrelas ricas em metal só aumentou o mistério.”

No halo de uma galáxia, os astrônomos esperam encontrar gerações anteriores de estrelas com elementos menos pesados, chamados metais, em comparação com as cidades estelares lotadas no disco principal de uma galáxia. Os elementos são criados através do processo estelar de “ciclo de vida”, e quanto mais uma galáxia tiver estrelas passando por esse ciclo, mais rico em elementos será o gás e mais metálicas serão as estrelas que se formam a partir desse gás. Essas estrelas mais jovens, de alta metalicidade, são normalmente encontradas no disco principal da galáxia, onde a população estelar é mais densa – ou o mesmo acontece com a sabedoria convencional.

Processo ineficiente

Para complicar os fatos, constatou-se a presença de muitos aglomerados globulares velhos e pobres em metais. Espera-se que essas estrelas mais antigas, pobres em metais, acabem saindo de seus aglomerados e se tornem parte do halo estelar geral, mas esse processo parece ter sido ineficiente na galáxia do Sombreiro. A equipe comparou seus resultados com simulações recentes de computador para ver qual poderia ser a origem de tais medidas inesperadas de metalicidade no halo da galáxia.

Os resultados também desafiaram as expectativas, indicando que o imperturbado sombreiro havia passado por grandes eventos de acréscimo, ou fusão, bilhões de anos atrás. Ao contrário da nossa galáxia, a Via Láctea, que se acredita ter engolido muitas pequenas galáxias satélites nas chamadas acreções (acumulações) “menores” ao longo de bilhões de anos, uma das maiores acreções é a fusão de duas ou mais galáxias similarmente massivas e ricas em estrelas com maior metalicidade, de gerações posteriores.

As galáxias satélites continham apenas estrelas de baixa metalicidade que eram em grande parte hidrogênio e hélio do Big Bang. Elementos mais pesados ​​tiveram de ser cozidos em interiores estelares através da nucleossíntese e incorporados em estrelas de última geração. Esse processo foi bastante ineficaz em galáxias anãs, como as da Via Láctea, e mais eficaz em galáxias maiores e mais evoluídas.

Resultados surpreendentes

Os resultados para a Sombreiro são surpreendentes porque seu disco suave não mostra sinais de interrupção. Em comparação, inúmeras galáxias em interação, como as icônicas galáxias Antennae, recebem esse nome pela aparência distorcida de seus braços em espiral devido às forças de maré de sua interação. Galáxias igualmente maciças geralmente se fundem em galáxias elípticas grandes e suaves com halos estendidos – um processo que leva bilhões de anos. Mas a Sombreiro nunca se encaixou perfeitamente na definição tradicional de galáxia espiral ou elíptica. Está em algum lugar no meio – uma híbrida.

Para esse projeto em particular, a equipe escolheu a Sombreiro principalmente por sua morfologia única. Eles queriam descobrir como essas galáxias “híbridas” poderiam ter se formado e moldado ao longo do tempo. Os estudos de acompanhamento das distribuições de metalicidade do halo serão realizados com várias galáxias a distâncias semelhantes às da Sombreiro.

A equipe de pesquisa espera que futuros observatórios continuem a investigação sobre as propriedades inesperadas da galáxia do Sombreiro. O Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), com um campo de visão 100 vezes maior que o do Hubble, será capaz de capturar uma imagem contínua do halo da galáxia e captar mais estrelas na luz infravermelha. O Telescópio Espacial James Webb também será valioso por sua resolução do tipo do Hubble e sensibilidade infravermelha mais profunda.

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