O efeito “semelhante ao de um motor de carro” que aquece a nossa Via Láctea

Um novo estudo revelou que o halo de gás quente da nossa Via Láctea é mais quente na “parte sul” do que na “parte norte”, devido a um efeito semelhante ao de um motor de combustão interna que comprime o gás como um pistão.

Simulações computacionais revelam que a Grande Nuvem de Magalhães – uma galáxia satélite situada abaixo, ou no lado sul, da nossa – atrai a Via Láctea, fazendo com que o gás na metade sul do halo se comprima e aqueça.

Segundo uma equipa de cientistas liderada pela Universidade de Groninga, nos Países Baixos, isto explica por que razão a metade sul do halo é até 12% mais quente do que a parte norte, acima do disco da Via Láctea, uma discrepância que foi medida em 2024 pelo observatório de raios X eROSITA, montado num telescópio espacial germano-russo.

As suas descobertas foram publicadas na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Muitas galáxias, incluindo a nossa, estão rodeadas por uma vasta esfera de matéria fina e quente, também conhecida como halo de gás quente.

Os cientistas estimam que o halo gasoso da nossa Via Láctea tenha uma massa de 100 mil milhões de massas solares, o que significa que há mais matéria no halo do que no disco galáctico. O halo, que tem uma temperatura de cerca de 2 milhões Kelvin (algumas centenas de vezes mais quente do que a superfície do Sol), é o “material de construção” do disco de gás e estrelas – incluindo o Sol – muito mais compacto e frio que se encontra no seu centro.

A Via Láctea, nas simulações de computador, é composta por três “componentes”: o disco em rotação com gás relativamente frio, o gás muito mais quente que o rodeia e um grande halo constituído por matéria escura.

A chamada simulação hidrodinâmica calcula os movimentos destes três componentes, causados pela atração gravitacional das Nuvens de Magalhães – que estão a passar muito perto da Via Láctea -, ao longo de cerca de mil milhões de anos.

Os resultados mostram que o disco frio da Via Láctea está atualmente a mover-se em direção às galáxias satélites a cerca de 40 quilómetros por segundo devido à gravidade da Grande Nuvem de Magalhães. Neste processo, a Via Láctea comprime o gás na parte inferior e o material aquece entre 13 e 20 por cento, de acordo com os cálculos.

A simulação também mostra que a diferença de temperatura entre as partes norte e sul do halo surgiu nos últimos 100 milhões de anos.

“Percebemos rapidamente, nas simulações, que havia um efeito de aquecimento”, afirmou Filippo Fraternali, professor de dinâmica dos gases e evolução das galáxias na Universidade de Groninga.

“Demorámos um pouco mais a perceber o que se passa aqui – nomeadamente a compressão do gás, tal como no pistão de um motor de combustão interna, que depois é aquecido e torna o lado sul do halo da nossa Via Láctea mais quente”.

Segundo os investigadores, as simulações podem também explicar mais assimetrias em torno da Via Láctea. Por exemplo, observam-se muito mais das chamadas nuvens de alta velocidade no lado norte da Via Láctea do que no lado sul. Estas regiões de gás – normalmente cerca de 100 vezes mais frias do que o material circundante – movem-se pela Galáxia a velocidades altamente anómalas.

“A menor pressão do gás circundante pode facilitar a formação e a sobrevivência dessas nuvens nesse local”, acrescentou Fraternali.

Inicialmente, os investigadores não estavam à procura do que descobriram. As simulações já tinham sido publicadas em 2019 como parte de uma tentativa de encontrar uma explicação para o movimento do gás em torno das Nuvens de Magalhães, entre outras coisas. Naquela altura, a diferença de temperatura ainda não tinha sido identificada.

“Normalmente, os modelos de computador são concebidos para explicar determinadas observações. É notável que estas simulações já incluíssem a assimetria de temperatura antes de ter sido descoberta. Isso torna este resultado ainda mais robusto”, afirmou Fraternali.

A coautora Else Starkenburg, professora associada da Universidade de Groningen, acrescentou: “A nossa explicação para a assimetria de temperatura medida pelo eROSITA baseia-se em processos físicos simples e bem compreendidos, tal como os encontramos, por exemplo, nos motores de combustão.

“Isso confere ao resultado uma elegância adicional”.

// Real Sociedade Astronómica (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)

Saiba mais:

Via Láctea:
Wikipedia
SEDS

Grande Nuvem de Magalhães:
Wikipedia
SEDS.org

eROSITA:
Instituto Max Planck para Física Extraterrestre
Wikipedia