Hubble mapeia halo gigante em torno da galáxia de Andrómeda

Num estudo importante, cientistas usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA mapearam o imenso invólucro de gás, chamado halo, em torno da galáxia de Andrómeda, a nossa grande vizinha galáctica mais próxima. Os cientistas ficaram surpresos ao descobrir que este halo ténue e quase invisível de plasma difuso se estende por 1,3 milhões de anos-luz a partir da galáxia – cerca de metade do caminho até à nossa Via Láctea – e até 2 milhões de anos-luz em algumas direções. Isto significa que o halo de Andrómeda já está a bater no halo da nossa própria Galáxia.

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

“Compreender os enormes halos de gás em torno das galáxias é imensamente importante,” explicou a coinvestigadora Samantha Berek da Universidade de Yale em New Haven, no estado norte-americano de Connecticut. “Este reservatório de gás contém combustível para a futura formação estelar 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 no nosso vizinho galáctico mais próximo.”

“Descobrimos que a ‘concha’ 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 em Indiana, EUA. “A ‘concha’ interna é mais lisa e mais quente. Esta diferença é um resultado provável do impacto da atividade de supernovas no disco da galáxia afetando mais diretamente o halo interno.”

Uma assinatura desta atividade é a descoberta da equipa de uma grande quantidade de elementos pesados no halo gasoso de Andrómeda. Os elementos mais pesados são “cozidos” nos interiores das estrelas e, em seguida, ejetados para o espaço – às vezes violentamente quando uma estrela morre. O halo é então contaminado com este material de explosões estelares.

A galáxia de Andrómeda, também conhecida como M31, é uma espiral majestosa com talvez até 1 bilião de estrelas e comparável em tamanho à nossa Via Láctea. A uma distância de 2,5 milhões de anos-luz, está tão perto de nós que a galáxia aparece como uma mancha de luz em forma de charuto no céu de outono. Se o seu halo gasoso pudesse ser visto a olho nu, teria cerca de três vezes a largura da Ursa Maior. Seria facilmente a maior característica do céu noturno (sem contar com a Via Láctea).

Por meio de um programa chamado Projeto AMIGA (Absorption Map of Ionized Gas in Andromeda), 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 Andrómeda. Os quasares estão espalhados por trás do halo, permitindo que os cientistas investiguem várias regiões. Olhando através do halo para a luz dos quasares, a equipa observou como essa luz é absorvida pelo halo de M31 e como essa absorção muda em diferentes regiões. O imenso halo de Andrómeda é composto por gás ionizado e muito rarefeito que não emite radiação facilmente detetável. Portanto, rastrear a absorção de luz proveniente de uma fonte de fundo é a melhor maneira de estudar este material.

Os investigadores usaram a capacidade única do COS (Cosmic Origins Spectrograph) do Hubble para estudar a luz ultravioleta dos quasares. A radiação ultravioleta é absorvida pela atmosfera da Terra, o que torna impossível a observação com telescópios terrestres. A equipa usou o COS para detetar carbono, silício e oxigénio ionizados. Um átomo torna-se ionizado quando a radiação lhe retira um ou mais eletrões.

O halo de Andrómeda já foi estudado pela equipa de Lehner. Em 2015, descobriram que o halo de Andrómeda é grande e massivo. Mas havia poucos indícios da sua complexidade; agora, foi mapeado em maior detalhe, levando a que o seu tamanho e massa sejam determinados com muito mais precisão.

“Anteriormente, havia muito pouca informação – somente seis quasares – até 1 milhão de anos-luz da galáxia. Este novo programa fornece muito mais informações sobre esta região interna do halo de Andrómeda,” explicou o coinvestigador J. Christopher Howk, também de Notre Dame. “O estudo do gás dentro deste raio é importante, pois representa uma espécie de esfera de influência gravitacional para Andrómeda.”

Como vivemos dentro da Via Láctea, os cientistas não conseguem interpretar facilmente a assinatura do halo da nossa própria Galáxia. No entanto, pensam que os halos de Andrómeda e da Via Láctea devem ser muito semelhantes. As duas galáxias estão em rota de colisão para formar uma galáxia elíptica gigante e o seu processo de fusão terá início daqui a mais ou menos 4 mil milhões de anos.

Os cientistas estudaram halos gasosos de galáxias mais distantes, mas essas galáxias são muito mais pequenas no céu, o que significa que o número de quasares de fundo brilhantes o suficiente, necessários para o estudo do halo, é geralmente apenas um por galáxia. A informação espacial é, portanto, essencialmente perdida. Graças à proximidade com a Terra, o halo gasoso de Andrómeda mostra-se gigante no céu, permitindo uma amostragem muito mais extensa.

“Esta é realmente uma experiência única porque apenas com Andrómeda possuímos informações sobre o seu halo, ao longo de não apenas um ou duas linhas de visão, mas de mais de 40,” explicou Lehner. “Isto é revolucionário para a captura da complexidade do halo de uma galáxia além da nossa própria Via Láctea.”

De facto, Andrómeda é a única galáxia no Universo para a qual esta experiência pode ser feita agora, e apenas com o Hubble. Somente com um futuro telescópio espacial ultravioleta os cientistas serão capazes de realizar rotineiramente este tipo de experiência para outras galáxias que não as aproximadamente 30 galáxias que compõem o Grupo Local.

“Portanto, o Projeto AMIGA também nos deu uma visão do futuro,” disse Lehner.

As descobertas da equipa foram publicadas na edição de 27 de agosto da revista The Astrophysical Journal.

// NASA (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal)

Saiba mais:

Galáxia de Andrómeda (M31):
SEDS
Wikipedia

Quasar:
Wikipedia

Telescópio Espacial Hubble:
Hubble, NASA 
ESA
STScI
SpaceTelescope.org
Base de dados do Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais