Nota de Imprensa

O ALMA descobre enormes reservatórios de gás turbulento escondidos em galáxias distantes

Primeira detecção de CH+ em galáxias distantes com formação estelar explosiva fornece pistas novas sobre a história de formação estelar do Universo

30 de Agosto de 2017

O ALMA detectou reservatórios turbulentos de gás frio em torno de galáxias distantes com formação estelar explosiva. Ao detectar CH+ pela primeira vez no Universo longínquo, este trabalho abre uma nova janela na exploração de uma época crítica de formação estelar. A presença deste ião lança uma nova luz sobre como é que as galáxias conseguem estender o seu período de formação estelar rápida. Os resultados são publicados hoje na revista Nature.

Uma equipa liderada por Edith Falgarone (Ecole Normale Supérieure e Observatoire de Paris, França) utilizou o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para detectar assinaturas do ião de hidreto de carbono CH+ [1] em galáxias distantes com formação estelar explosiva [2]. O grupo de investigadores identificou os fortes sinais de CH+ em cinco das seis galáxias estudadas, incluindo a Pestana Cósmica (eso1012) [3]. Este trabalho dá-nos novas informações que ajudam os astrónomos a compreender melhor o crescimento das galáxias e como é que o meio que envolve estes objetos alimenta a formação estelar.

“O CH+ é um ião especial. Precisa de muita energia para se formar e é muito reactivo, o que significa que o seu tempo de vida é muito curto e não pode ser transportado para muito longe. Por isso, o CH+ mostra-nos como é que a energia flui nas galáxias e no seu meio envolvente,” diz Martin Zwaan, astrónomo do ESO, que contribuiu para o artigo científico que descreve os resultados.

Para percebermos como é que o CH+ rastreia a energia podemos fazer uma analogia com estar num barco num oceano tropical durante uma noite escura sem Lua. Quando as condições são apropriadas, o plâncton fluorescente pode iluminar a zona em redor do barco à medida que este avança. A turbulência causada pelo barco a deslizar na água excita o plâncton que emite luz, revelando assim a presença de regiões turbulentas na água escura por baixo de nós. Uma vez que o CH+ se forma exclusivamente em pequenas áreas onde os movimentos turbulentos do gás se dissipam, a sua detecção rastreia essencialmente a energia à escala galáctica.

O CH+ observado revela densas ondas de choque, alimentadas por ventos galácticos rápidos e quentes que têm origem no seio de regiões de formação estelar nas galáxias. Estes ventos fluem ao longo da galáxia e empurram o material para fora desta, no entanto os seus movimentos turbulentos são tais que parte deste material pode ser de novo capturado pela atração gravitacional da própria galáxia. A matéria aglomera-se em enormes reservatórios turbulentos de gás frio de baixa densidade, estendendo-se mais de 30 000 anos-luz a partir da região de formação estelar da galáxia [4].

“Com o CH+ aprendemos que a energia está armazenada no interior de vastos ventos do tamanho de galáxias e que termina como movimentos turbulentos em reservatórios invisíveis de gás frio que rodeiam a galáxia,” disse Falgarone, autor principal do novo artigo científico. “Os nossos resultados desafiam a teoria de evolução galáctica. Ao darem origem a turbulência nos reservatórios, estes ventos galácticos aumentam a fase de formação estelar explosiva, em vez de a extinguirem.”

A equipa determinou que os ventos galácticos não podem por si próprios alimentar os reservatórios gasosos recentemente descobertos, sugerindo que a massa vem de fusão ou acreção galácticas de correntes de gás escondidas, como previsto pela atual teoria.

“Esta descoberta representa um enorme passo em frente na nossa compreensão de como o fluxo de material é regulado em torno das galáxias com a mais intensa formação estelar explosiva do Universo primordial," disse o Diretor de Ciência do ESO, Rob Ivison, co-autor do novo artigo. “Este trabalha demonstra bem o que pode ser alcançado quando cientistas de uma variedade de áreas se juntam para explorar as capacidades de um dos mais poderosos telescópios do mundo.”

Notas

[1] O CH+ é um ião da molécula CH chamado metilidínio pelos químicos. Trata-se de uma das primeiras três moléculas que foram descobertas no meio interestelar. Desde a sua descoberta no início da década de 1940, que a presença de CH+ no espaço interestelar permanece um mistério, uma vez que é bastante reactivo e por isso desaparece mais depressa do que outras moléculas.

[2] Estas galáxias são conhecidas por terem uma taxa muito mais elevada de formação estelar quando comparadas com galáxias mais calmas, como a Via Láctea, o que torna estas estruturas ideais para estudar o crescimento de galáxias e a interacção entre gás, poeira, estrelas e os buracos negros situados nos seus centros.

[3] O ALMA foi utilizado para obter espectros de cada galáxia. Um espectro é um registo de luz, tipicamente de um objeto astronómico, separado em diferentes cores (ou comprimentos de onda), do mesmo modo que as gotas de água dispersam a luz solar para formar um arco-íris. Uma vez que cada elemento tem uma “impressão digital” própria no espectro, os espectros podem ser usados para determinar a composição química dos objetos observados.

[4] Estes reservatórios turbulentos de gás difuso podem ter a mesma natureza que os gigantes halos resplandecentes observados em redor de quasares distantes.

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado “Large turbulent reservoirs of cold molecular gas around high redshift starburst galaxies” de E. Falgarone et al., que será publicado na revista Nature a 30 de agosto de 2017.

A equipa é composta por E. Falgarone (Ecole Normale Supérieure e Observatoire de Paris, França), M.A. Zwaan (ESO, Alemanha), B. Godard (Ecole Normale Supérieure e Observatoire de Paris, França), E. Bergin (University of Michigan, EUA), R.J. Ivison (ESO, Alemanha; University of Edinburgh, RU), P. M. Andreani (ESO, Alemanha), F. Bournaud (CEA/AIM, França), R. S. Bussmann (Cornell University, EUA), D. Elbaz (CEA/AIM, França), A. Omont (IAP, CNRS, Sorbonne Universités, França), I. Oteo (University of Edinburgh, RU; ESO, Alemanha) e F. Walter (Max-Planck-Institut für Astronomie, Alemanha).

O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma infraestrutura astronómica internacional, surge no âmbito de uma parceria entre o ESO, a Fundação Nacional para a Ciência dos Estados Unidos (NSF) e os Institutos Nacionais de Ciências da Natureza (NINS) do Japão, em cooperação com a República do Chile. O ALMA é financiado pelo ESO em prol dos seus Estados Membros, pela NSF em cooperação com o Conselho de Investigação Nacional do Canadá (NRC) e do Conselho Nacional Científico da Ilha Formosa (NSC) e pelo NINS em cooperação com a Academia Sinica (AS) da Ilha Formosa e o Instituto de Astronomia e Ciências do Espaço da Coreia (KASI).

A construção e operação do ALMA é coordenada pelo ESO, em prol dos seus Estados Membros; pelo Observatório Nacional de Rádio Astronomia dos Estados Unidos (NRAO), que é gerido pela Associação de Universidades, Inc. (AUI), em prol da América do Norte e pelo Observatório Astronómico Nacional do Japão (NAOJ), em prol do Leste Asiático. O Observatório Conjunto ALMA (JAO) fornece uma liderança e gestão unificadas na construção, comissionamento e operação do ALMA.

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é de longe o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 16 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, assim como pelo Chile, o país de acolhimento. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é um parceiro principal no ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está a construir o European Extremely Large Telescope (E-ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

Links

• Artigo cientifíco na Nature
• Fotografias do ALMA

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Email: edith.falgarone@ens.fr

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1727, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.