Hubble observa o movimento de estrelas como ponteiros de um relógio numa galáxia próxima

Essa foto de ilustração mostra medições do Hubble da rotação da Grande Nuvem de Magalhães (GNM), a galáxia mais próxima visível da nossa Via Láctea. Créditos: NASA, ESA, A. Feild and Z. Levay (STScI), Y. Beletsky (Las Campanas Observatory), and R. van der Marel (STScI)

Usando a nítida visão do Telescópio Espacial Hubble da NASA, os astrônomos mediram com precisão pela primeira vez, a taxa de rotação de uma galáxia, com base no movimento de suas estrelas. 

De acordo com as análises, a parte central da galáxia vizinha, chamada Grande Nuvem de Magalhães (GNM), completa uma rotação a cada 250 milhões de anos. Coincidentemente, o nosso Sol, leva o mesmo tempo para completar uma rotação ao redor do centro da Via Láctea. 

A equipe do Hubble, composta por Roeland van der Marel do Space Telescope Science Institute em Baltimore, Md. e Nitya Kallivayalil da Universidade da Virginia em Charlottesville, Va., usou o Hubble para medir o movimento médio de centenas de estrelas individuais na GNM, localizada a 170,000 anos-luz de distância. 

O Hubble registrou o leve movimento das estrelas durante um período de sete anos. Galáxias em forma de disco, como a Via Láctea e a GNM, geralmente rodam como um carrossel. A precisão de rastreamento do Hubble oferece uma nova maneira de se determinar a rotação da galáxia pelo movimento lateral de suas estrelas, como visto no plano do céu. 

Os astrônomos há muito tempo têm medido os movimentos laterais de objetos celestes próximos, mas essa é a primeira vez que a precisão tem se tornado suficiente para ver outra galáxia distante rotacionar. No último século os astrônomos têm calculado a taxa de rotação da galáxia observando um leve desvio no espectro – chamado de efeito Doppler – da luz de suas estrelas. 

Em um lado do disco estelar da galáxia em rotação, as estrelas balançando na direção da Terra mostrarão um desvio para o azul no espectro (a compressão das ondas de luz devido ao movimento ocorrer em direção ao observador). 

As estrelas balançando para longe da Terra, no lado oposto da galáxia mostrará um desvio para o vermelho no seu espectro (o estiramento da luz para comprimentos mais avermelhados devido ao movimento ocorrer para longe do observador). 

As novas medidas dos movimentos laterais feitas pelo Hubble e os movimentos Doppler medidos anteriormente são informações complementares sobre a taxa de rotação da GNM. Combinando os resultados, a equipe do Hubble, obteve pela primeira vez, uma visão tridimensional completa dos movimentos estelares em outra galáxia. 

“Determinando a rotação de uma galáxia medindo seu movimento instantâneo para frente e para trás não permite que se veja mudanças no decorrer do tempo”, disse van der Marel, principal autor de um artigo publicado em 1 de fevereiro no Astrophysical Journal que descreve e interpreta os resultados obtidos. 

“Usando o Hubble para estudar os movimentos das estrelas no período de poucos anos, pôde-se ver pela primeira vez, de verdade, uma galáxia em rotação no plano do céu”. Kallivayalil, que liderou a análise dos dados, adicionou: “Estudando essa galáxia próxima rastreando os movimentos das estrelas, nós temos um melhor entendimento da estrutura interna do disco das galáxias”. 

“Conhecendo a taxa de rotação de uma galáxia, temos uma ideia de como uma galáxia se formou, e isso pode ser usado para calcular sua massa”. O Hubble é o único telescópio que pode fazer esse tipo de observação, graças a sua excelente resolução, sua estabilidade de imagem, e seus 24 anos no espaço.

“Se nós imaginarmos, um ser humano na Lua”, explica van der Marel, “A precisão do Hubble nos permitiria determinar a velocidade com a qual o cabelo da pessoa cresceria”. 

Esta animação ilustra a taxa da rotação da Grande Nuvem de Magalhães (GNM). Observações do Telescópio Espacial Hubble têm determinado que a parte central da GNM completa uma rotação a cada 250 milhões de anos. Portanto, demora mais de 10 milhões de anos nem a pequena quantidade da rotação ilustrada aqui. Créditos: NASA, ESA, and G. Bacon, R. van der Marel, A. Feild, L. Frattare, Z. Levay, and F. Summers (STScI)

“Essa precisão é crucial, pois os movimentos estelares aparentes são muito pequenos devido à distância da galáxia”, disse ele.

“Você pode pensar a GNM como um relógio no céu, sendo que os ponteiros levam 250 milhões de anos para dar uma volta”. “Nós sabemos que os ponteiros se movem, mas mesmo com o Hubble nós precisamos ficar olhando para eles por alguns anos, para poder ver o movimento”. 

A equipe de pesquisa, usou a Wide Field Camera 3 e a Advanced Camera for Surveys do Hubble para observar estrelas em 22 campos espalhados pelo vasto disco da GNM, que aparece no céu do hemisfério sul da Terra como um objeto que tem 20 vezes o diâmetro angular da Lua cheia. 

As setas apresentadas na imagem principal, indicam o movimento previsto para os próximos 7 milhões anos, com base nas medidas do Hubble. Cada campo foi escolhido por conter não somente dezenas de estrelas da GNM, mas também um quasar de fundo, um brilhante feixe de luz, energizado por um buraco negro no núcleo de uma galáxia ativa distante. 

Os astrônomos precisam dos quasares como pontos de referência fixos, para que se possa medir o movimento sutil das estrelas da GNM. Essas medidas representam o ápice de um trabalho realizado com o Hubble por van der Marel e outras equipes para refinar a taxa de rotação da GNM. 

O van der Marel começou a analisar a rotação da galáxia em 2002, criando detalhadas previsões, agora confirmadas pelo Hubble, de como a rotação deve ser. 

“A GNM é uma galáxia muito importante, pois ela está bem perto da nossa Via Láctea”, disse ele. “Estudar a Via Láctea é muito complicado pois tudo o que você vê está espalhado por todo o céu”. “Tudo está a distâncias diferentes e você está localizado no meio de tudo”. “Estudar a estrutura e a rotação é algo muito mais fácil de ser feito se você observa uma galáxia próxima de fora”. 

“Pelo fato da GNM estar tão perto, ela é um benchmark para os estudos relacionados com a evolução estelar e as populações de estrelas”. “Para isso, é importante entender a estrutura da galáxia”, disse Kallivayalil. “Nossa técnica de medir a taxa de rotação da galáxia usando o movimento tridimensional completo é uma nova maneira de entender essa estrutura”. 

“Isso abre uma nova janela para o nosso entendimento sobre como as estrelas se movem nas galáxias”. Além do próprio movimento de rotação da GNM, ela também está se movendo ao redor da Via Láctea como um todo. Em artigos anteriores, a equipe e seus colaboradores usaram dados do Hubble para mostrar que a GNM se move mais rapidamente ao redor da Via Láctea do que se acreditava anteriormente. 

Essa pesquisa tem revisado o nosso entendimento sobre quantas vezes essas galáxias vizinhas podem ter encontrado e interagido no passado. Os próximos planos da equipe são usar o Hubble para medir os movimentos estelares da prima menor da GNM, a Pequena Nuvem de Magalhães (PNM), usando a mesma técnica. 

As galáxias estão interagindo, e esse estudo também deve melhorar nossa ideia sobre como as galáxias estão se movendo ao redor uma da outra e também ao redor da Via Láctea.

Artigo científico: 

Fonte (em inglês): Hubble

Via: CiencTec