CCVAlg – Astronomia Núcleo de Astronomia do Centro Ciência Viva do Algarve
O Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA observou a galáxia Messier 82 (M82), um pequeno, mas poderoso ambiente que contém uma rápida formação estelar. Ao olhar mais atentamente com as sensíveis capacidades infravermelhas do Webb, uma equipa de cientistas estudou o núcleo da galáxia, obtendo uma melhor compreensão da maneira como está a formar estrelas e de como esta atividade extrema está a afetar a galáxia como um todo.
Uma equipa internacional de astrónomos utilizou o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA para observar a galáxia Messier 82 (M82). Localizada a 12 milhões de anos-luz de distância, na direção da constelação de Ursa Maior, esta galáxia tem um tamanho relativamente compacto, mas acolhe um frenesim de formação estelar. Para comparação, M82 produz novas estrelas 10 vezes mais depressa do que a nossa Galáxia, a Via Láctea.
A equipa utilizou o instrumento NIRCam (Near-Infrared Camera) do Webb para observar o centro da galáxia “starburst” (ou com formação estelar explosiva), num olhar mais atento no que toca às condições físicas que favorecem a formação de novas estrelas.
“M82 tem sido objeto de várias observações ao longo dos anos porque pode ser considerada como o protótipo de uma galáxia ‘starburst'”, disse Alberto Bolatto, autor principal do estudo. “Os telescópios espaciais Spitzer e Hubble já observaram este alvo. Com o tamanho e a resolução do Webb, podemos olhar para esta galáxia com formação estelar explosiva e ver todos estes novos e belos pormenores.”
A formação estelar continua a ser um relativo mistério porque está envolta em cortinas de gás e poeira, criando um obstáculo à observação do processo. Felizmente, a capacidade do Webb para observar no infravermelho é uma mais-valia na navegação destas condições obscuras. Além disso, as imagens NIRCam do centro da galáxia “starburst” foram obtidas usando um modo de instrumento que evitou que a fonte muito brilhante sobrecarregasse o detetor.
Nesta imagem, a luz a 2,12 micrómetros é vermelha, a 1,64 micrómetros verde e a 1,40 micrómetros azul (filtros F212N, 164N e F140M, respetivamente).
Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, A. Bolatto (UMD)
Apesar de, mesmo na imagem infravermelha, se verem “gavinhas” de poeira castanhas escuras no brilhante núcleo esbranquiçado de M82, o NIRCam do Webb revelou um nível de detalhe que historicamente estava escondido. Olhando mais detalhadamente para o centro, pequenas manchas representadas a verde denotam áreas concentradas de ferro, a maioria das quais são remanescentes de supernova. Pequenas manchas que aparecem a vermelho significam regiões onde o hidrogénio molecular está a ser iluminado pela radiação de uma estrela jovem próxima.
“Esta imagem mostra o poder do Webb”, disse Rebecca Levy, segunda autora do estudo, da Universidade do Arizona em Tucson, EUA. “Cada ponto branco nesta imagem é uma estrela ou um enxame de estrelas. Podemos começar a distinguir todas estas pequenas fontes pontuais, o que nos permite obter uma contagem exata de todos os enxames de estrelas desta galáxia.”
Observando M82 em comprimentos de onda infravermelhos ligeiramente mais longos, podem ser vistas “gavinhas” grossas representadas a vermelho que se estendem acima e abaixo do plano da galáxia. Estas serpentinas de gás são o vento galáctico que sai do núcleo da galáxia com formação estelar explosiva.
Esta imagem do instrumento NIRCam (Near-Infrared Camera) do Webb mostra o vento galáctico de M82 através da emissão de moléculas químicas fuliginosas conhecidas como HAPs (Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos). Os HAPs são grãos de poeira muito pequenos que sobrevivem a temperaturas mais frias mas são destruídos em condições quentes. A estrutura da emissão assemelha-se à do gás quente e ionizado, sugerindo que os HAPs podem ser reabastecidos pela ionização contínua do gás molecular.
Nesta imagem, a luz a 3,35 micrómetros é vermelha, a 2,50 micrómetros verde e a 1,64 micrómetros azul (filtros F335M, F250M e F164N, respetivamente).
Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, A. Bolatto (UMD)
Uma das áreas de interesse desta equipa de investigação era compreender como é que este vento galáctico, que é causado pela rápida formação estelar e subsequentes supernovas, está a ser lançado e a influenciar o ambiente que o rodeia. Ao observar uma secção central de M82, os cientistas puderam examinar a origem do vento e compreender como os componentes quentes e frios interagem no interior do vento.
O instrumento NIRCam do Webb traçou a estrutura do vento galáctico através da emissão de moléculas químicas fuliginosas conhecidas como HAPs (Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos). Os HAPs podem ser considerados como grãos de poeira muito pequenos que sobrevivem a temperaturas mais frias, mas são destruídos em condições quentes.
Para surpresa da equipa, a visão do Webb da emissão de HAPs realça a estrutura fina do vento galáctico – um aspeto anteriormente desconhecido. Representada como filamentos vermelhos, a emissão estende-se para longe da região central, onde se situa o coração da formação estelar. Outra descoberta inesperada foi a semelhança entre a estrutura da emissão de HAPs e a do gás quente e ionizado.
“Foi inesperado ver que a emissão de HAPs se assemelha a gás ionizado”, disse Alberto. “Não é suposto os HAPs viverem muito tempo quando expostos a um campo de radiação tão forte, por isso talvez estejam sempre a ser reabastecidos. Isto desafia as nossas teorias e mostra-nos que é necessária mais investigação”.
As observações de M82 pelo JWST, no infravermelho próximo, também suscitam outras questões sobre a formação de estrelas, algumas das quais a equipa espera responder com dados adicionais recolhidos com o mesmo telescópio espacial, incluindo os de outra galáxia “starburst”. Dois outros artigos científicos desta equipa, que caracterizam os enxames estelares e as correlações entre os componentes do vento de M82, estão quase terminados.
Num futuro próximo, a equipa terá observações espetroscópicas de M82 pelo Webb prontas para análise, bem como imagens complementares em grande escala da galáxia e do seu vento. Os dados espetrais ajudarão os astrónomos a determinar idades exatas para os enxames estelares e darão uma ideia da duração de cada fase de formação estelar no ambiente de uma galáxia “starburst”. Numa escala mais alargada, a inspeção da atividade em galáxias como M82 pode aprofundar a compreensão dos astrónomos acerca do Universo primitivo.
“Com estas fantásticas imagens do Webb, e os nossos próximos espectros, podemos estudar exatamente como os fortes ventos e as frentes de choque de estrelas jovens e supernovas podem remover o gás e a poeira a partir dos quais se formam as novas estrelas”, disse Torsten Böker, da ESA, coautor do estudo. “Uma compreensão pormenorizada deste ciclo de ‘feedback’ é importante para as teorias sobre a evolução do Universo primitivo, porque galáxias ‘starburst’ compactas, como M82, eram muito comuns num alto desvio para o vermelho”.
Estes resultados foram aceites para publicação na revista The Astrophysical Journal.
// ESA (comunicado de imprensa)
// NASA (comunicado de imprensa)
// ESA/Webb (comunicado de imprensa)
// STScI (comunicado de imprensa)
// Instituto Max Planck de Astronomia (comunicado de imprensa)
// Universidade Swinburne de Tecnologia (comunicado de imprensa)
// Observatório McDonald (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (arXiv.org)
Saiba mais:
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Galáxia “starburst” (ou com formação estelar explosiva):
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Formação estelar:
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