Sciam
Clique e assine Sciam
Notícias

Galáxias que param de criar novas estrelas intrigam cientistas

Estudos sugerem que luz altamente concentrada de estrelas pode impedir formação de novos astros

KU
Imagem em cores do Telescópio Espacial Hubble de galáxias "auto-extinguíveis" a 6 bilhões de anos-luz de distância. O ponto brilhante no centro é a área compacta, e a pouca penugem nas bordas indica aos pesquisadores que o objeto é remanescente de uma fusão.

Galáxias como a Via Láctea são fábricas que usam a gravidade para criar novas estrelas a partir de moléculas de gás de hidrogênio.

"A Via Láctea transforma gases em estrelas em uma média equivalente à da massa do Sol a cada ano", disse Gregory Rudnick, professor de física e astronomia da Universidade do Kansas (KU, na sigla em inglês). "A galáxia está rodeada de gases, por isso estamos constantemente recebendo novos gases vindos de fora dela. Esses gases caem na galáxia devido a força da gravidade, se transformam em estrelas - e parte dele é soprado e expelido da galáxia."

Contudo, algumas galáxias cessaram o processo de formação de estrelas, e os astrônomos têm dificuldade em explicar o porquê. "Vemos muitas galáxias que não formam estrelas", disse Rudnick. "Por alguma razão, não há muito gás nelas, o que as impede de criar esses astros. A grande questão é por quê. Por que algumas galáxias  `desligam`? Quando elas o fazem, ficam com as estrelas que já tem, mas não criam novas."

Um modo de resolver este enigma pode ser a partir de observações de uma nova e estranha classe de galáxias, localizadas a cerca de 6 bilhões de anos-luz da Terra, que estão no processo de expelir violentamente seu próprio gás. Rudnick se uniu a cientistas de diversas partes dos EUA para estudar essas galáxias, a fim de  descobrir por que algumas não possuem mais o gás necessário para formar novas estrelas.

Parte do processo dos estudiosos é questionar as idéias convencionais recentes acerca da interrupção do processo de formação estelar. 

"Uma dessas teorias é que, para impedir a formação de estrelas em uma galáxia, bastaria remover explosivamente o gás através de um núcleo galáctico ativo", disse Rudnick. "Cada galáxia, incluindo a nossa, tem um buraco negro supermassivo em seu centro. Logo antes de o gás cair no buraco negro ele fica super quente, e a energia que ele libera consegue afastar o resto do gás da galáxia. Muita gente gosta dessa idéia porque se trata de um mecanismo energético o bastante para fazer o trabalho de expelir todo o gás da galáxia. "

No entanto, em 2007, uma equipe de astrônomos descobriu um conjunto de galáxias "autoextinguíveis" que desativaram a formação de estrelas por algum outro mecanismo. Rudnick subseqüentemente se juntou a essa equipe, investigando esses objetos por diversos anos.

"Nossa pesquisa encontrou um tipo de galáxia que tem gás sendo expelido a milhares de quilômetros por segundo - 3.500 vezes mais rápido que um avião a jato - mas não há absolutamente nenhuma evidência de qualquer tipo de gás caindo em um buraco negro”, disse o  pesquisador da KU. "Então, é necessário saber se esse processo depende do buraco negro para remover o gás ou se há outras maneiras de fazê-lo. Isso leva a pensar `espere aí, o Universo não é tão simples assim`. Esse questionamento pode nos levar a coisas realmente novas e legais sobre a evolução das galáxias."

Graças a melhores imagens das galáxias, disponibilizadas pelo Telescópio Espacial Hubble, Rudnick e seus colaboradores perceberam que o gás pode ser expelido das galáxias puramente pela luz concentrada das estrelas, sem a necessidade de qualquer energia extra de gases caindo em um buraco negro.

"Depois que usamos o telescópio Hubble, aquelas imagens difusas que víamos anteriormente, usando  nossos telescópios de chão se mostraram como estruturas que parecem pertencer a uma colisão de galáxias - elas tinham muitos fluxos de estrelas ao redor. Mais surpreendentemente, elas eram incrivelmente compactas", disse Rudnick. "A Via Láctea tem todas as suas estrelas e gases espalhados por mais de 100.000 anos-luz, o que significa que leva 100.000 anos para chegar de um lado ao outro da galáxia. Essas galáxias, que são tão grandes quanto a Via Láctea, parecem ter a maioria de sua massa comprimida em algo como 1.000 anos-luz. Então elas são enormes, mas também superconcentradas. A idéia que começamos a desenvolver é que talvez essas galáxias sejam tão compactas que a luz de todas as estrelas dessas galáxias neste pequeno espaço é intensa o suficiente, por si só, para expulsar o gás das galáxias. "

Rudnick explicou que a idéia é que as estrelas emitem partículas luminosas que se chocam com as partículas de gases e "lhes dão um pequeno empurrão. A soma de muitos desses pequenos empurrões é suficiente para empurrar todo o gás para fora da galáxia a velocidades incríveis".

"Quando se condensa uma Via Láctea inteira em um pequeno ponto por causa de uma fusão de galáxias, centenas de bilhões de estrelas podem se organizar em um lugar muito compacto", disse ele. "Quando isso ocorre, pode-se ter luz o bastante em um espaço pequeno o suficiente para empurrar todo o gás para fora de uma galáxia, sem a necessidade de energia extra de gases caindo em um buraco negro supermassivo."

Observações e estudo adicionais dessa classe de galáxias autoextinguíveis estão previstos. Rudnick disse que ele e seus colegas estudarão as galáxias da maneira mais ampla possível, usando telescópios como o Observatório de raios-X CHANDRA, da NASA, os Observatórios Keck, no Havaí, e o Atacama Large Millimeter Array (ALMA), no Chile.

"O quão comum é galáxias se desligarem assim?" ele perguntou. "As galáxias são realmente capazes de eliminar seu gás por completo ou estamos vendo uma corrente rápida e pequena? É como se tivessemos uma chaleira no fogão e um jato de gás estivesse saindo dela. Você sabe que esse gás está se dissipando, gostaríamos de saber se há gás suficiente saindo para esvaziar completamente a chaleira. "

Rudnick acaba de ser um dos autores de um artigo publicado na revista Astrophysical Journal, que usou o telescópio ALMA para olhar por dentro de uma galáxia que está se autoextinguindo buscando  "o gás mais denso e frio - o material que realmente forma as estrelas". Nesse artigo, eles perguntam: "Que evidências temos de que esse gás está saindo?"

O pesquisador da KU e seus co-autores descobriram que a galáxia é a parte compacta de uma fusão violenta entre duas galáxias. Este "remanescente da fusão" também hospeda enormes ventos de gás molecular denso, mas sem qualquer vestígio de um núcleo galáctico ativo. Eles queriam determinar a que velocidade o gás denso estava sendo expulso da galáxia.

"O ALMA utiliza uma luz com muito mais comprimento de onda do que a luz visível - o comprimento é de um décimo de milímetro", disse Rudnick. "Acontece que moléculas de monóxido de carbono neste gás emitem uma luz que pode ser vista com um telescópio da Terra. A maior parte do gás é na verdade hidrogênio, mas o hidrogênio é difícil de ser visto da Terra, então escolhemos um gás que deixasse um vestígio. É parecido com o gás natural: não podemos sentir seu cheiro, então colocamos um aromatizador que o faz cheirar a ovos podres. O monóxido de carbono funciona assim, nos dizendo onde está o hidrogênio molecular, que é difícil de enxergar. Detectamos o monóxido de carbono e o usamos para identificar a quantidade de gás molecular total. Descobrimos que esse gás, que forma boa parte da a galáxia, está se movendo a partir do centro dela a 1.000 quilômetros por segundo. É realmente o material que forma as estrelas que está sendo desviado."

Universidade do Kansas


 
Para assinar a revista Scientific American Brasil e ter acesso a mais conteúdo, visite: http://bit.ly/1N7apWq