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Astronomia02/08/2022

Telescópio Webb revela ‘ginástica estelar’ na galáxia Cartwheel

Galáxia Cartwheel e galáxias companheiras em imagem composta do Telescópio Espacial James Webb: novos dados sobre sua natureza revelados. Crédito: Nasa, ESA, CSA, STScI

02/08/22 - 16h36min

A galáxia Cartwheel, uma rara galáxia anular envolta em poeira e mistério, foi objeto das lentes do Telescópio Espacial James Webb, da Nasa/ESA/CSA. Resultado de uma colisão entre uma grande galáxia espiral e outra galáxia menor, a Cartwheel não apenas manteve muito de seu caráter espiral, mas também experimentou grandes mudanças em toda a sua estrutura. Os sofisticados instrumentos do Webb mostram em alta resolução estrelas individuais e regiões de formação de estrelas dentro da Cartwheel e revelaram o comportamento do buraco negro no interior de seu centro galáctico. Esses novos detalhes fornecem uma compreensão renovada de uma galáxia em meio a uma transformação que dura bilhões de anos.

Localizada a cerca de 500 milhões de anos-luz de distância, na constelação do Escultor, a galáxia Cartwheel é uma visão rara. Sua aparência, muito parecida com a da roda de uma carroça, é resultado de um evento intenso – uma colisão em alta velocidade entre uma grande galáxia espiral e uma galáxia menor não visível nesta imagem. Colisões de proporções gigantescas causam uma cascata de eventos diferentes e menores entre as galáxias envolvidas, e a Cartwheel não é exceção.

A colisão afetou principalmente a forma e a estrutura da galáxia. A Cartwheel ostenta dois anéis – um anel interno brilhante e um anel colorido circundante. Esses anéis se expandem para fora do centro da colisão, como ondulações em um lago depois que uma pedra é atirada nele. Por causa dessas características distintas, os astrônomos chamam isso de “galáxia em anel”, ou galáxia anular, uma estrutura menos comum do que galáxias espirais como a nossa Via Láctea.

Formação de estrelas

O núcleo brilhante da galáxia abriga um núcleo galáctico ativo – um buraco negro supermassivo cercado por uma tremenda quantidade de gás e poeira quente. As áreas mais brilhantes abrigam populações de estrelas mais velhas. Enquanto isso, o anel externo, que se expandiu por cerca de 440 milhões de anos, é dominado pela formação de novas estrelas e supernovas. À medida que se expande, esse anel penetra no gás circundante e desencadeia a formação de estrelas.

Outros telescópios, incluindo o Telescópio Espacial Hubble, da Nasa/ESA, já examinaram a Cartwheel. Mas a dramática galáxia está envolta em mistério – talvez literalmente, dada a quantidade de poeira que obscurece a visão. Com sua capacidade de detectar luz infravermelha, o Webb revela agora novos dados sobre a natureza da Cartwheel.

Construída por uma equipe da Universidade do Arizona e do Centro de Tecnologia Avançada da Lockheed Martin (EUA), a Near-Infrared Camera (NIRCam), o principal gerador de imagens do Webb, olha na faixa do infravermelho próximo de 0,6 a 5 mícrons, vendo comprimentos de onda cruciais de luz que podem revelar ainda mais estrelas do que as observadas na luz visível. Isso ocorre porque estrelas jovens, muitas das quais estão se formando no anel externo, são menos obscurecidas pela presença de poeira quando observadas na luz infravermelha. Nesta imagem, os dados da NIRCam são coloridos em azul, laranja e amarelo. A galáxia exibe muitos pontos azuis individuais, que são estrelas individuais ou bolsões de formação estelar. A NIRCam também revela a diferença entre a distribuição ou forma suave das populações estelares mais antigas e a poeira densa no núcleo em comparação com as formas aglomeradas associadas às populações estelares mais jovens fora dele.

Raios em espiral


Aprender detalhes mais sutis sobre a poeira que habita a galáxia, no entanto, requer o Mid-Infrared Instrument (MIRI) do Webb. Esse aparelho foi projetado e construído por um consórcio de institutos europeus financiados nacionalmente (o MIRI European Consortium) em parceria com o JPL e a Universidade do Arizona (EUA). Os dados do MIRI são coloridos em vermelho na imagem composta. Ele revela regiões dentro da galáxia Cartwheel ricas em hidrocarbonetos e outros compostos químicos, bem como poeira de sílica, como grande parte da poeira da Terra. Essas regiões formam uma série de raios em espiral que formam essencialmente o esqueleto da galáxia. Esses raios são evidentes em observações anteriores do Hubble divulgadas em 2018, mas se tornam muito mais proeminentes nesta imagem do Webb.

As observações do Webb ressaltam que a Cartwheel está em um estágio muito transitório. A galáxia, que presumivelmente era uma galáxia espiral normal como a Via Láctea antes de sua colisão, continuará a se transformar. Enquanto nos dá um instantâneo do estado atual da Cartwheel, o Webb também fornece informações sobre o que aconteceu com essa galáxia no passado e como ela evoluirá no futuro.

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