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Imagem conceitual de MACS1149-JD1 se formando e girando em velocidade no início do Universo. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
Uma equipe de pesquisa internacional liderada por Tsuyoshi Tokuoka, estudante de pós-graduação da Universidade Waseda, no Japão, observou sinais de rotação em uma galáxia, que existia no início do Universo, apenas 500 milhões de anos após o Big Bang. Esta galáxia é de longe a galáxia mais antiga com uma assinatura de rotação de galáxias. Sua velocidade de rotação é de apenas 50 quilômetros por segundo, em comparação com 220 quilômetros por segundo da Via Láctea, indicando que a galáxia ainda está em um estágio inicial de desenvolvimento de um movimento rotacional. Essa descoberta levaria a uma melhor compreensão da formação da galáxia no início do Universo.
À medida que os telescópios se tornaram mais avançados e poderosos, os astrônomos foram capazes de detectar galáxias cada vez mais distantes. Devido à expansão do Universo, essas galáxias estão se afastando de nós. Isso faz com que suas emissões sejam desviadas para o vermelho (deslocadas para comprimentos de onda mais longos). Curiosamente, podemos estimar o quão rápido uma galáxia está se movendo e, por sua vez, quando ela foi formada com base em quão desviada para o vermelho a emissão aparece. O ALMA é particularmente adequado para observar tais desvios para o vermelho nas emissões de galáxias.
Uma equipe de pesquisa internacional observou usando o ALMA as emissões desviadas para o vermelho de uma galáxia distante, MACS1149-JD1, ou JD1, o que os levou a algumas conclusões interessantes. "Além de encontrar galáxias de alto desvio para o vermelho, ou seja, galáxias muito distantes, estudar o movimento interno de gás e estrelas fornece motivação para entender o processo de formação de galáxias no Universo mais antigo possível", explicou Richard S. Ellis, professor da University College London.
A formação de galáxias começa com o acúmulo de gás e prossegue com a formação de estrelas a partir desse gás. Com o tempo, a formação estelar progride do centro para fora, desenvolve-se um disco galáctico e a galáxia adquire uma forma particular. À medida que a formação de estrelas continua, as estrelas mais novas se formam no disco giratório, enquanto as estrelas mais velhas permanecem na parte central. É possível determinar o estágio evolutivo da galáxia estudando a idade dos objetos estelares e o movimento das estrelas e do gás.
A equipe mediu com sucesso pequenas diferenças no "redshift" de posição para posição dentro da galáxia, mostrando que JD1 satisfez o critério para uma galáxia dominada pela rotação. A velocidade de rotação calculada foi de cerca de 50 quilômetros por segundo, em comparação com a velocidade de rotação do disco da Via Láctea de 220 quilômetros por segundo. A equipe também mediu o diâmetro de JD1 em apenas 3.000 anos-luz , que é muito menor que o da Via Láctea, com 100.000 anos-luz de diâmetro.
A galáxia que a equipe observou é de longe a fonte mais distante já encontrada que tem um disco giratório. Juntamente com medições semelhantes de sistemas mais próximos na literatura de pesquisa, isso permitiu que a equipe delineasse o desenvolvimento gradual de galáxias em rotação em mais de 95% de nossa história cósmica.
Além disso, a massa estimada a partir da velocidade de rotação estava alinhada com a massa estelar estimada anteriormente a partir da assinatura espectral, e veio predominantemente daquela de estrelas “maduras” que se formaram há cerca de 300 milhões de anos. “Isso mostra que a população estelar em JD1 se formou em uma época ainda anterior da era cósmica”, disse Takuya Hashimoto, professor assistente da Universidade de Tsukuba.
“A velocidade rotacional de JD1 é muito mais lenta do que as encontradas em galáxias em épocas posteriores e na Via Láctea, e JD1 provavelmente está em um estágio inicial de desenvolvimento de um movimento rotacional”, disse Akio Inoue, professor da Universidade Waseda. Com o recém-lançado Telescópio Espacial James Webb, a equipe agora planeja identificar as localizações de estrelas jovens e mais velhas na galáxia para refinar seu cenário para sua formação.
Informação adicional
Esses resultados da pesquisa foram publicados como T. Tokuoka et al, “Possible Systematic Rotation in the Mature Stellar Population of az = 9.1 Galaxy”, no Astrophysical Journal Letters ( DOI: 10.3847/2041-8213/ac7447 ).
Esta pesquisa foi apoiada pelo NAOJ ALMA Scientific Research Grant Numbers 2020-16B.
O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma instalação internacional de astronomia, é uma parceria da Organização Europeia para Pesquisa Astronômica no Hemisfério Sul (ESO), da Fundação Nacional de Ciências dos EUA (NSF) e dos Institutos Nacionais de Ciências Naturais. NINS) do Japão em cooperação com a República do Chile. O ALMA é financiado pelo ESO em nome dos seus Estados Membros, pela NSF em cooperação com o National Research Council of Canada (NRC) e o Ministério da Ciência e Tecnologia (MOST) e pelo NINS em cooperação com a Academia Sinica (AS) em Taiwan e o Instituto Coreano de Astronomia e Ciência Espacial (KASI).
A construção e as operações do ALMA são lideradas pelo ESO em nome dos seus Estados-Membros; pelo Observatório Nacional de Radioastronomia (NRAO), administrado pela Associated Universities, Inc. (AUI), em nome da América do Norte; e pelo Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ) em nome da Ásia Oriental. O Joint ALMA Observatory (JAO) fornece a liderança e gestão unificada da construção, comissionamento e operação do ALMA.
Fonte: Alma Telescope / Publicação 1º de Julho de 2022
https://www.almaobservatory.org/en/press-releases/capturing-the-onset-of-galaxy-rotation-in-the-early-universe/
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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
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