doi.org/10.1038/s41586-023-06752-8
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#Círculos
Não é todo dia que os astrônomos dizem: “O que é isso?” Afinal, são conhecidos a maioria dos fenômenos astronômicos observados: estrelas, planetas, buracos negros e galáxias. Mas em 2019, o recém-concluído telescópio ASKAP (Australian Square Kilometer Array Pathfinder) captou algo que ninguém tinha visto antes: círculos de ondas de rádio tão grandes que continham galáxias inteiras nos seus centros.
À medida que a comunidade astrofísica tentava determinar o que eram esses círculos, eles também queriam saber “por que” os círculos existiam. Agora, uma equipe liderada pela professora de astronomia e astrofísica da Universidade da Califórnia em San Diego, Alison Coil, acredita ter encontrado a resposta: os círculos são conchas formadas pelo fluxo de ventos galácticos, possivelmente de estrelas massivas em explosão conhecidas como supernovas. Seu trabalho é publicado na Nature.
Coil e seus colaboradores têm estudado galáxias massivas de “explosão estelar” que podem impulsionar esses ventos ultrarrápidos. As galáxias Starburst têm uma taxa excepcionalmente alta de formação de estrelas. Quando as estrelas morrem e explodem, elas expelem o gás da estrela e de seus arredores de volta ao espaço interestelar. Se um número suficiente de estrelas explodir perto umas das outras ao mesmo tempo, a força destas explosões pode empurrar o gás para fora da própria galáxia em direção a ventos que podem viajar a até 2.000 quilómetros/segundo.
“Estas galáxias são realmente interessantes”, disse Coil, que também é presidente do Departamento de Astronomia e Astrofísica. “Ocorrem quando duas grandes galáxias colidem. A fusão empurra todo o gás para uma região muito pequena, o que provoca uma intensa explosão de formação estelar. Estrelas massivas queimam rapidamente e, quando morrem, expelem o seu gás sob a forma de ventos.”
Enorme, raro e de origem desconhecida
Os desenvolvimentos tecnológicos permitiram que o ASKAP examinasse grandes porções do céu em limites muito tênues, o que tornou os círculos de raio ímpar (ORCs) detectáveis pela primeira vez em 2019. Os ORCs eram enormes – centenas de quiloparsecs de diâmetro, onde um quiloparsec é igual a 3.260 anos-luz. (para referência, a Via Láctea tem cerca de 30 quiloparsecs de diâmetro).
Múltiplas teorias foram propostas para explicar a origem dos ORCs, incluindo nebulosas planetárias e fusões de buracos negros, mas os dados de rádio por si só não conseguiram discriminar entre as teorias.
Coil e seus colaboradores ficaram intrigados e pensaram que era possível que os anéis de rádio fossem um desenvolvimento dos estágios posteriores das galáxias estelares que eles estavam estudando. Eles começaram a investigar o ORC 4 – o primeiro ORC descoberto que é observável no Hemisfério Norte.
Até então, os ORCs só tinham sido observados através das suas emissões de rádio, sem quaisquer dados ópticos. A equipe de Coil usou um espectrógrafo de campo integral no W.M. Observatório Keck em Maunakea, Havaí, para observar o ORC 4, que revelou uma enorme quantidade de gás altamente luminoso, aquecido e comprimido – muito mais do que é visto na galáxia média.
Com mais do que perguntas respondidas, a equipe começou trabalhando como detetive. Usando dados de imagens ópticas e infravermelhas, eles determinaram que as estrelas dentro da galáxia ORC 4 tinham cerca de 6 bilhões de anos. “Houve uma explosão de formação estelar nesta galáxia, mas terminou há cerca de bilhões de anos,” afirmou Coil.
Cassandra Lochhaas, pós-doutoranda no Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics especializada no lado teórico dos ventos galácticos e coautora do artigo, executou um conjunto de simulações numéricas computacionais para replicar o tamanho e as propriedades do raio em grande escala. anel, incluindo a grande quantidade de gás frio e chocado na galáxia central.
Suas simulações mostraram ventos galácticos soprando por 200 milhões de anos antes de se desligarem. Quando o vento parou, um choque progressivo continuou a impulsionar gás de alta temperatura para fora da galáxia e criou um anel de rádio, enquanto um choque reverso enviou gás mais frio de volta para a galáxia. A simulação ocorreu ao longo de 750 milhões de anos – dentro da estimativa da idade estelar estimada em 1 bilhão de anos do ORC 4.
“Para fazer este trabalho é necessária uma taxa de saída de massa elevada, o que significa que está a ejetar muito material muito rapidamente. E o gás circundante fora da galáxia tem de ser de baixa densidade, caso contrário o choque para. Estes são os dois fatores principais, “afirmou Bobina.
“Acontece que as galáxias que temos estudado têm estas elevadas taxas de fluxo de massa. São raras, mas existem. Penso realmente que isto aponta para ORCs originados de algum tipo de vento galáctico que sai.”
Os ventos que saem não apenas podem ajudar os astrônomos a entender os ORCs, mas os ORCs também podem ajudar os astrônomos a entender os ventos que saem.
“Os ORCs fornecem uma maneira de ‘ver’ os ventos através de dados de rádio e espectroscopia”, disse Coil.
“Isso pode nos ajudar a determinar o quão comuns são esses ventos galácticos extremos e qual é o ciclo de vida do vento. Eles também podem nos ajudar a aprender mais sobre a evolução galáctica: todas as galáxias massivas passam por uma fase ORC? As galáxias espirais se tornam elípticas quando eles não estão mais formando estrelas? Acho que podemos aprender muito sobre ORCs e com os ORCs.
Publicado em 10/01/2024 19h04
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