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Figura: Região do céu mostrando o protocluster PHz G237 e os membros identificados da galáxia. O painel esquerdo mostra uma imagem multibanda (11 arcmin x 11 arcmin) combinando a imagem sub-milimétrica Herschel em 350 mícrons em vermelho (marcador de formação estelar), a imagem Spitzer em 3,6 mícron em verde (marcador de massa estelar), e o Imagem de raios-X XMM-Newton em azul (marcador de acreção de buracos negros supermassivos). A região observada com o telescópio Subaru é delimitada por um retângulo tracejado amarelo. Os membros da galáxia identificados por meio de observações com o telescópio Subaru são mostrados como diamantes amarelos, e as galáxias identificadas espectroscopicamente são mostradas como círculos azuis claros. O painel direito mostra um zoom na região central de 2,7 arcmin x 1,9 arcmin do protocluster (vermelho: 2,14 mícron, verde: 2,07 mícron, azul: 1,25 mícron). Crédito: ESA / Herschel e XMM-Newton; NASA / Spitzer; NAOJ / Telescópio Subaru; Grande telescópio binocular; ESO / VISTA; Polletta et al. 2021; Koyama et al. 2021
Uma equipe internacional de astrônomos relatou a descoberta de uma estrutura considerada um "protocluster" de galáxias a caminho de se desenvolver em um superaglomerado de galáxias. Localizado a 11 bilhões de anos-luz da Terra, as observações mostram o protocluster como ele apareceu quando o Universo tinha 3 bilhões de anos, durante uma época em que as estrelas eram produzidas em taxas mais altas em certas regiões do cosmos.
Mesmo as galáxias não gostam de ficar sozinhas. Embora os astrônomos já saibam há algum tempo que as galáxias tendem a se reunir em grupos e aglomerados, o processo de passar da formação para grupos de amigos permaneceu uma questão em aberto na cosmologia.
Em um artigo publicado na revista Astronomy & Astrophysics , uma equipe internacional de astrônomos relata a descoberta de objetos que parecem ser um acúmulo emergente de galáxias em formação - conhecido como protocluster.
"Esta descoberta é um passo importante para alcançar nosso objetivo final: compreender a montagem de aglomerados de galáxias, as estruturas mais massivas que existem no Universo", disse Brenda Frye, professora associada de astronomia do Observatório Steward da Universidade do Arizona e uma co -autor do estudo.
Para citar um análogo local, a Via Láctea, a galáxia que abriga nosso sistema solar, pertence a um aglomerado de galáxias conhecido como Grupo Local, que por sua vez faz parte do superaglomerado de Virgem. Mas como era um superaglomerado como Virgem 11 bilhões de anos atrás?
"Ainda sabemos muito pouco sobre protoclusters, em parte porque eles são muito fracos, muito fracos para serem detectados por luz óptica", disse Frye. Ao mesmo tempo, eles são conhecidos por irradiar intensamente em outros comprimentos de onda, como o submilímetro".
Uma simulação da teia cósmica - uma vasta “teia de aranha” tridimensional de filamentos de gás que se cruzam no cosmos. Em vez de serem distribuídas aleatoriamente, as galáxias tendem a se agrupar nos nós da teia cósmica, representados pelas regiões vermelhas, formando protoclusters como G237. Crédito: International Gemini Observatory-NOIRLab-NSF-AURA-GL Bryan-ML Norman
Inicialmente descoberto pelo telescópio Planck da Agência Espacial Européia como parte de uma pesquisa de todo o céu, este protocluster apareceu com destaque na região do infravermelho distante do espectro eletromagnético. Peneirando uma amostra de mais de 2.000 objetos candidatos - estruturas que poderiam estar em processo de se tornar clusters - os pesquisadores encontraram um protocluster designado como PHz G237.01 + 42.50, ou G237 para breve. As observações pareciam promissoras, mas para confirmar sua identidade foram necessárias observações de acompanhamento com outros telescópios.
Liderada por Mari Polletta no Instituto Nacional de Astrofísica, ou INAF em Milão, Itália, a equipe conduziu as observações usando a potência combinada do Grande Telescópio Binocular no Arizona, que é gerenciado pelo UArizona, e o Telescópio Subaru no Japão. Como resultado deste estudo combinado, a equipe identificou 63 galáxias pertencentes ao protocluster G237. A descoberta original foi publicada em um artigo ( ui.adsabs.harvard.edu/abs/2021… S.503L ... 1K / resumo ), e observações de acompanhamento também foram obtidas usando dados de arquivo, o Observatório Espacial Herschel e o telescópio espacial Spitzer.
"Você pode pensar em protoclusters de galáxias como o G237 como um estaleiro de galáxias no qual galáxias massivas estão sendo montadas, apenas esta estrutura existia em uma época em que o Universo tinha 3 bilhões de anos", disse Frye. "Ao mesmo tempo, a genealogia pode estar mais próxima do que você pensa. Como o universo é homogêneo e o mesmo em todas as direções, pensamos que a Via Láctea pode ter se ancorado em um nó de protocluster semelhante ao G237 quando era muito jovem".
No início, as observações do G237 implicaram em uma taxa total de formação de estrelas que era irrealisticamente alta, e a equipe lutou para dar sentido aos dados. O protocluster G237 parecia estar formando estrelas a uma taxa de 10.000 vezes a da Via Láctea, observam os autores. Nesse ritmo, espera-se que o protocluster consuma rapidamente seu combustível estelar e, subsequentemente, se estabeleça em um sistema complexo semelhante ao superaglomerado de Virgem.
"Cada uma das 63 galáxias descobertas até agora no G237 era como uma fábrica de estrelas em overdrive", disse Frye. "É como se as galáxias estivessem trabalhando em horas extras para reunir estrelas. A taxa de produção era insustentável. Com esse ritmo, as cadeias de abastecimento devem quebrar em um futuro próximo e de uma forma que feche permanentemente o estaleiro de galáxias".
Esses altos rendimentos só podem ser mantidos por uma injeção contínua de combustível, que para as estrelas é o gás hidrogênio. Frye disse que o resultado exigia uma cadeia de suprimentos eficiente e ininterrupta que atraía grandes quantidades de gás fresco para abastecer as fábricas de formação de estrelas.
“Não sabemos de onde vinha aquele gás”, disse ela.
Mais tarde, a equipe descobriu que parte do sinal vinha de galáxias não relacionadas ao protocluster, mas mesmo depois que os sinais irrelevantes foram removidos, a taxa total de formação de estrelas permaneceu alta, pelo menos mil massas solares por ano, de acordo com Poletta. Para efeito de comparação, a Via Láctea produz cerca de uma massa solar a cada ano.
"A imagem que reunimos agora é a de um estaleiro de galáxias bem-sucedido que está trabalhando com alta eficiência para reunir galáxias e estrelas dentro delas e tem um suprimento de energia mais sustentável", disse Frye.
Todas as galáxias do universo fazem parte de uma estrutura gigante que se assemelha a uma forma de teia de aranha tridimensional chamada teia cósmica. Os filamentos da teia cósmica se cruzam nos nós, o que equivale aos estaleiros de galáxias na analogia usada aqui.
"Acreditamos que os filamentos medeiam a transferência de gás hidrogênio do meio difuso do espaço intergaláctico para essas estruturas protocluster famintas e recém-formadas nos nodos", disse Frye.
Apontando para pesquisas futuras, Polletta disse: "Estamos no processo de analisar mais observações sobre este e outros protoclusters de Planck com o objetivo de rastrear o gás que dá origem a essas estrelas recém-formadas e alimenta os buracos negros supermassivos, para determinar sua origem e explicar a atividade extraordinária observada".
Frye disse que está ansiosa para combinar dados do Grande Telescópio Binocular com observações planejadas usando o Telescópio Espacial James Webb, a ser lançado em dezembro.
"Os protoclusters oferecem uma oportunidade de investigar questões-chave na astronomia que apenas este novo observatório pode responder", disse ela, "como quais mecanismos impulsionam a formação estelar prodigiosa e quando o suprimento de hidrogênio acabará, forçando este estaleiro galáctico a fechar seu portas e se transformar em um superaglomerado semelhante ao que está a nossa Via Láctea?"
Fonte: Phys News / por Large Binocular Telescope Observatory / 01-11-2021
https://phys.org/news/2021-10-astronomers-massive-galaxy-shipyard-distant.html
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
Hélio R.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e
Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela
Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e divulga os
conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration),
ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA. A
partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB),
como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
Page: http://pesqciencias.blogspot.com.br
Page: http://livroseducacionais.blogspot.com.br
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