Imagem: T. Müller / J. Syed / MPIA
Um grupo de astrônomos, liderado por pesquisadores do Instituto Max Planck de Astronomia (MPIA), identificou uma das estruturas mais antigas conhecidas na Via Láctea. Ele se estende por cerca de 3.900 anos-luz e consiste quase inteiramente de gás hidrogênio atômico. Este filamento, denominado “Maggie”, pode representar um elo no ciclo da matéria das estrelas. A análise das medições sugere que o gás atômico nesta pista converge localmente para formar o hidrogênio molecular. Quando comprimido em grandes nuvens, este é o material a partir do qual as estrelas eventualmente se formam.
Cerca de 13,8 bilhões de anos atrás, nosso Universo nasceu em uma explosão massiva que deu origem às primeiras partículas subatômicas e às leis da física como as conhecemos.
Cerca de 370.000 anos depois, o hidrogênio se formou, o bloco de construção das estrelas, que fundem hidrogênio e hélio em seus interiores para criar todos os elementos mais pesados. Embora o hidrogênio continue sendo o elemento mais difundido no Universo, pode ser difícil detectar nuvens individuais de gás hidrogênio no meio interestelar (ISM).
Isso torna difícil pesquisar as fases iniciais da formação estelar, o que ofereceria pistas sobre a evolução das galáxias e do cosmos.
Uma equipe internacional liderada por astrônomos do Instituto Max Planck de Astronomia (MPIA) notou recentemente um enorme filamento de gás hidrogênio atômico em nossa galáxia. Esta estrutura, chamada ‘Maggie’, está localizada a cerca de 55.000 anos-luz de distância (no outro lado da Via Láctea) e é uma das estruturas mais longas já observadas em nossa galáxia.
Acima: A secção da Via Láctea, medida pelo satélite Gaia da ESA (topo). A caixa marca a localização do filamento ‘Maggie’ e a imagem em cores falsas da distribuição do hidrogênio atômico (parte inferior), a linha vermelha indicando o filamento ‘Maggie’.
O estudo que descreve suas descobertas, que recentemente apareceu na revista Astronomy & Astrophysics, foi liderado por Jonas Syed, um Ph.D. aluno do MPIA.
Ele foi acompanhado por pesquisadores da Universidade de Viena, do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), do Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIFR), da University of Calgary, da Universität Heidelberg, do Center for Astrophysics and Planetary Science, o Argelander-Institute for Astronomy, o Indian Institute of Science e o Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA.
A pesquisa é baseada em dados obtidos pelo levantamento HI / OH / Linha de Recombinação da Via Láctea (THOR), um programa de observação que se baseia no Very Large Array de Karl G. Jansky (VLA) no Novo México.
Usando as antenas de rádio de ondas centimétricas do VLA, este projeto estuda a formação de nuvens moleculares, a conversão de hidrogênio atômico em molecular, o campo magnético da galáxia e outras questões relacionadas ao ISM e à formação de estrelas.
O objetivo final é determinar como os dois isótopos de hidrogênio mais comuns convergem para criar nuvens densas que sobem para novas estrelas. Os isótopos incluem hidrogênio atômico (H), composto por um próton, um elétron e nenhum nêutron, e o hidrogênio molecular (H2) – ou Deutério – é composto por um próton, um nêutron e um elétron.
Apenas a última se condensa em nuvens relativamente compactas que desenvolverão regiões geladas onde novas estrelas eventualmente emergirão.
O processo de transição do hidrogênio atômico para o hidrogênio molecular ainda é amplamente desconhecido, o que tornou esse filamento extraordinariamente longo uma descoberta especialmente emocionante.
Enquanto as maiores nuvens conhecidas de gás molecular normalmente medem cerca de 800 anos-luz de comprimento, Maggie mede 3.900 anos-luz de comprimento e 130 anos-luz de largura. Como Syed explicou em um recente comunicado à imprensa da MPIA:
“A localização desse filamento contribuiu para esse sucesso. Ainda não sabemos exatamente como ele chegou lá. Mas o filamento se estende cerca de 1.600 anos-luz abaixo do plano da Via Láctea. As observações também nos permitiram determinar a velocidade do gás hidrogênio. Isso nos permitiu mostrar que as velocidades ao longo do filamento dificilmente diferem. ”
A análise da equipe mostrou que a matéria no filamento tinha uma velocidade média de 54 km / s-1, que eles determinaram principalmente medindo-a em relação à rotação do disco da Via Láctea. Isso significava que a radiação em um comprimento de onda de 21 cm (também conhecida como “linha de hidrogênio”) era visível contra o fundo cósmico, tornando a estrutura discernível.
“As observações também nos permitiram determinar a velocidade do gás hidrogênio”, disse Henrik Beuther, chefe do THOR e co-autor do estudo. “Isso nos permitiu mostrar que as velocidades ao longo do filamento dificilmente diferem.”
A partir disso, os pesquisadores concluíram que Maggie é uma estrutura coerente. Essas descobertas confirmaram as observações feitas um ano antes por Juan D. Soler, astrofísico da Universidade de Viena e co-autor do artigo.
Quando observou o filamento, deu-lhe o nome do maior rio de sua Colômbia natal: o Río Magdalena (em formato anglicizado: Margaret, ou “Maggie”). Embora Maggie fosse reconhecível na avaliação anterior de Soler dos dados do THOR, apenas o estudo atual prova, sem sombra de dúvida, que é uma estrutura coerente.
Com base em dados publicados anteriormente, a equipe também estimou que Maggie contém 8 por cento de hidrogênio molecular por fração de massa.
Em uma inspeção mais próxima, a equipe percebeu que o gás converge em vários pontos ao longo do filamento, o que os levou a concluir que o gás hidrogênio se acumula em grandes nuvens nesses locais. Eles ainda especulam que o gás atômico se condensará gradualmente em uma forma molecular nesses ambientes.
“No entanto, muitas perguntas permanecem sem resposta”, acrescentou Syed. “Dados adicionais, que esperamos nos dêem mais pistas sobre a fração do gás molecular, já estão esperando para serem analisados.”
Felizmente, vários observatórios baseados no espaço e na terra estarão operacionais em breve, telescópios que serão equipados para estudar esses filamentos no futuro. Isso inclui o Telescópio Espacial James Webb (JWST) e pesquisas de rádio como o Square Kilometer Array (SKA), que nos permitirá visualizar o período mais antigo do Universo (“Cosmic Dawn”) e as primeiras estrelas em nosso Universo.
Publicado em 07/01/2022 08h11
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