Hubble mapeia halo gigante em torno da galáxia de Andrômeda

Envoltório de gás que cerca a galáxia mais próxima da nossa tem praticamente metade do tamanho da Via Láctea

Ilustração que mostra o halo gasoso da galáxia de Andrômeda se ele pudesse ser visto a olho nu. A 2,5 milhões de anos-luz da Terra, Andrômeda está tão perto de nós que aparece como uma mancha de luz em forma de charuto no céu de outono no hemisfério norte. Crédito: Nasa, ESA, J. DePasquale e E. Wheatley (STScI) e Z. Levay (imagem de fundo)

Usando o telescópio espacial Hubble, da Nasa/ESA, cientistas mapearam o imenso envoltório de gás, chamado halo, em torno da galáxia de Andrômeda, nossa vizinha galáctica mais próxima. As descobertas da equipe foram publicadas na revista “The Astrophysical Journal”.

Também conhecida como M31, a galáxia de Andrômeda é uma espiral majestosa de cerca de 1 trilhão de estrelas e de tamanho comparável ao da Via Láctea. A 2,5 milhões de anos-luz de distância, ela está tão perto de nós que a galáxia aparece como uma mancha de luz em forma de charuto no céu de outono. Se seu halo gasoso pudesse ser visto a olho nu, teria cerca de três vezes a largura da estrela Ursa Maior. Esta seria facilmente a maior característica do céu noturno no hemisfério norte.

Os cientistas ficaram surpresos ao descobrir que o tênue e quase invisível halo de plasma difuso que envolve Andrômeda se estende por 1,3 milhão de anos-luz da galáxia (cerca de metade da nossa Via Láctea) e até 2 milhões de anos-luz em algumas direções. Isso significa que o halo de Andrômeda já está batendo no halo da Via Láctea.

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Eles também descobriram que o halo tem uma estrutura em camadas, com duas camadas principais de gás aninhadas e distintas. Este é o estudo mais abrangente de um halo em torno de uma galáxia.

Combustível para formar estrelas

“Compreender os enormes halos de gás ao redor das galáxias é imensamente importante”, explicou a coautora Samantha Berek, da Universidade Yale (EUA). “Esse reservatório de gás contém combustível para a futura formação de estrelas dentro da galáxia, bem como fluxos de eventos como supernovas. Está cheio de pistas sobre a evolução passada e futura da galáxia e finalmente podemos estudá-lo em grande detalhe em nossa vizinha galáctica mais próxima.”

“Descobrimos que a camada interna que se estende por cerca de meio milhão de anos-luz é muito mais complexa e dinâmica”, explicou o líder do estudo, Nicolas Lehner, da Universidade de Notre Dame (EUA). “A camada externa é mais lisa e quente. Essa diferença é provavelmente resultado do impacto da atividade da supernova no disco da galáxia, afetando mais diretamente o halo interno.”

Uma marca dessa atividade é a descoberta pela equipe de uma grande quantidade de elementos pesados ​​no halo gasoso de Andrômeda. Elementos mais pesados ​​são cozidos no interior das estrelas e, em seguida, ejetados para o espaço – às vezes violentamente, quando uma estrela morre. O halo é então contaminado com esse material de explosões estelares.

Localização dos 43 quasares que os cientistas usaram para investigar o halo gasoso de Andrômeda. Esses quasares estão espalhados bem atrás do halo, permitindo que os cientistas investiguem várias regiões. Olhando através do imenso halo na luz dos quasares, a equipe observou como essa luz é absorvida pelo halo e como essa absorção muda em diferentes regiões. Rastreando a absorção da luz proveniente dos quasares de fundo, os cientistas conseguem sondar o material do halo. Crédito: Nasa, ESA e E. Wheatley (STScI)
Estudo de quasares

Por meio do Projeto Amiga (sigla em inglês para Mapa de Absorção de Gás Ionizado em Andrômeda), o estudo examinou a luz de 43 quasares (os núcleos brilhantes e muito distantes de galáxias ativas alimentadas por buracos negros) localizados muito além de Andrômeda. Os quasares estão espalhados por trás do halo, permitindo aos cientistas sondar várias regiões. Olhando através do halo para a luz dos quasares, a equipe observou como essa luz é absorvida pelo halo de Andrômeda e como essa absorção muda em diferentes regiões.

O imenso halo de Andrômeda é feito de um gás muito rarefeito e ionizado que não emite radiação facilmente detectável. Portanto, rastrear a absorção de luz proveniente de uma fonte de fundo é a melhor maneira de sondar esse material.

Os pesquisadores usaram a capacidade única do Espectrógrafo de Origens Cósmicas (COS) do Hubble para estudar a luz ultravioleta dos quasares. A luz ultravioleta é absorvida pela atmosfera da Terra, o que torna impossível a observação com telescópios terrestres. A equipe usou COS para detectar gás ionizado de carbono, silício e oxigênio. Um átomo torna-se ionizado quando a radiação retira um ou mais elétrons dele.

O halo de Andrômeda já fora sondado antes pela equipe de Lehner. Em 2015, eles descobriram que esse halo é grande e maciço. Mas havia poucos indícios de sua complexidade. Agora, ele foi mapeado com mais detalhes, fazendo a que seu tamanho e massa fossem determinados com muito mais precisão.

Halos semelhantes

“Anteriormente, havia muito pouca informação – apenas seis quasares – dentro de 1 milhão de anos-luz da galáxia. Esse novo programa fornece muito mais informações sobre essa região interna do halo de Andrômeda”, explicou o coautor J. Christopher Howk, também da Universidade de Notre Dame. “Sondar o gás dentro desse raio é importante, pois representa uma espécie de esfera gravitacional de influência para Andrômeda.”

Como vivemos dentro da Via Láctea, os cientistas não conseguem interpretar facilmente a assinatura do halo da nossa galáxia. No entanto, eles acreditam que os halos de Andrômeda e da Via Láctea devem ser muito semelhantes, uma vez que as duas galáxias são bastante semelhantes. Elas estão em rota de colisão e se fundirão para formar uma galáxia elíptica gigante daqui a cerca de 4 bilhões de anos.

Os cientistas estudaram halos gasosos de galáxias mais distantes. No entanto, como essas galáxias são muito menores no céu, o número de quasares de fundo brilhantes o suficiente para sondar seu halo é em geral de apenas um por galáxia. A informação espacial é, portanto, essencialmente perdida. Com sua proximidade com a Terra, o halo gasoso de Andrômeda se agiganta no céu, permitindo uma amostragem muito mais extensa.

Experimento único

“Este é realmente um experimento único, porque apenas com Andrômeda temos informações sobre seu halo ao longo não apenas de uma ou duas linhas de visão, mas de mais de 40”, explicou Lehner. “Isso é inovador para capturar a complexidade de um halo de galáxia além da Via Láctea.”

Na verdade, Andrômeda é a única galáxia no universo para a qual esse experimento pode ser feito agora, e apenas com o Hubble. Somente com um futuro telescópio espacial ultravioleta os cientistas poderão realizar rotineiramente esse tipo de experimento além das aproximadamente 30 galáxias que compõem o Grupo Local. “Portanto, o Projeto Amiga também nos deu uma visão do futuro”, disse Lehner.

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