O MUSE revelou a verdadeira história por trás de uma colisão galáctica

Nesta imagem as cores mostram os movimentos dos filamentos de gás — o vermelho assinala o material que se afasta de nós relativamente à galáxia e o azul mostra o que se aproxima. Note que nas regiões superior esquerda e a inferior direita da imagem foram inseridas imagens deste objeto obtidas pelo Telescópio Espacial Hubble. Crédito: © ESO/M. Fumagalli

 O novo instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explore) montado no Very Large Telescope (VLT) do ESO deu aos astrônomos a melhor imagem até hoje de uma colisão cósmica espetacular. 

 As novas observações revelam, pela primeira vez, o movimento do gás à medida que é arrancado da galáxia ESO 137-001, arados a uma alta velocidade em um enorme aglomerado de galáxias. Os resultados contêm a chave para a solução de um mistério de longa data — porque a formação estelar se interrompe em aglomerado de galáxias.

 Uma equipe de pesquisadores liderada por Michele Fumagalli do Grupo de Astronomia Extragaláctica e do Instituto de Cosmologia Computacional, da Universidade de Durham, esteve entre as primeiras a utilizar o instrumento MUSE.

 Ao observar ESO 137-001 — uma galáxia espiral situada a 200 milhões de anos-luz de distância, na Constelação do Triângulo Austral — a equipe conseguiu obter a melhor imagem até agora do que acontece exatamente com a galáxia à medida que está se movendo a uma alta velocidade no Aglomerado do Esquadro.

Nesta imagem as cores são praticamente naturais, com as regiões vermelhas assinalando nuvens brilhantes de hidrogênio gasoso. Nas regiões superior esquerda e a inferior direita da imagem foram inseridas imagens deste objeto obtidas pelo Telescópio Espacial Hubble. Crédito: © ESO/M. Fumagalli

 O MUSE dá aos astrônomos não apenas uma imagem, mas também um espectro — ou faixa de cores — para cada pixel do campo. Com este instrumento os pesquisadores coletam cerca de 90.000 espectros de cada vez que observam um objeto, e deste modo obtêm um mapa extremamente detalhado do movimento e outras propriedades dos objetos observados.

 ESO 137-001 está ficando sem o seu material primário devido a um processo chamado pressão de arraste, processo este que ocorre quando um objeto se move a alta velocidade num meio líquido ou gasoso.

 Trata-se de um fenômeno semelhante ao efeito do ar passando para trás o pelo de um cão, quando o animal põe a cabeça para fora da janela de um carro em movimento.

Este mapa mostra a localização da galáxia longínqua ESO 137-001 na Constelação do Triângulo Austral. Trata-se de uma região rica no céu próxima da Via Láctea. Esta galáxia é de fraca luminosidade e por isso torna-se necessária a utilização de um telescópio grande para a observar. Crédito: © ESO, IAU and Sky & Telescope

 Neste caso, o gás faz parte da vasta nuvem de gás tênue muito quente que envolve o aglomerado de galáxias, no qual ESO 137-001 está “caindo” com uma velocidade de vários milhões de quilômetros por hora. A galáxia está ficando sem a maior parte do seu gás — o combustível necessário para dar origem às próximas gerações de estrelas jovens azuis.

 ESO 137-001 encontra-se no meio deste processo e está precisamente passando de uma galáxia azul rica em gás a uma galáxia vermelha pobre em gás. Os cientistas pensam que o processo agora observado irá ajudar a resolver um enigma científico de longa data.

 “Uma das principais tarefas da astronomia moderna é descobrir como e por que é que as galáxias nos aglomerados evoluem de azuis para vermelhas num período de tempo muito curto”, diz Fumagalli.

 “Conseguir observar uma galáxia quando ela está nesta fase de transformação permite-nos investigar como é que isto acontece”.

Esta imagem de grande angular mostra o céu em torno da galáxia ESO 137-001, que aparece em baixo e à direita na imagem. Esta região do céu pertence à Via Láctea austral e podemos ver inúmeras estrelas no plano de fundo. A imagem foi obtida a partir de dados do Digitized Sky Survey 2. Crédito: © ESO/Digitized Sky Survey 2

 Observar este espetáculo galáctico não é nada fácil. O Aglomerado do Esquadro situa-se próximo do plano da nossa galáxia, a Via Láctea, e por isso está escondido por trás de enormes quantidades de poeira e gás galáctico.

 Com a ajuda do MUSE, montado num dos Telescópios Principais de 8 metros do VLT, no Observatório Paranal, no Chile, os cientistas puderam não apenas detectar o gás na galáxia e em torno dela, mas também viram como é que este gás se desloca.

 O novo instrumento é tão eficiente que uma única hora de observação permitiu obter uma imagem de alta resolução da galáxia e também a distribuição e movimento do seu gás.

 As observações mostram que a periferia de ESO 137-001 já não contém gás, o que se deve ao fato do gás existente no aglomerado — com uma temperatura de milhões de graus — empurrar o gás mais frio para fora de ESO 137-001 à medida que avança em direção ao centro do aglomerado.

Esta imagem combina observações do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA com dados do Observatório de raios-X Chandra. Além das faixas em azul devidas à pressão dinâmica de arraste, que se veem emanando de ESO 137-001, pode também ser observada uma corrente gigante de gás que se estende em direção ao fundo da imagem e que é apenas visível no espectro de raios X. Crédito: © NASA, ESA & CXC

 O efeito acontece primeiro nos braços espirais, onde as estrelas e a matéria estão distribuídas de forma mais dispersa do que no centro e onde a gravidade tem um efeito relativamente fraco sobre o gás.

 No centro da galáxia, no entanto, a força gravitacional é suficientemente forte para aguentar mais tempo este puxão cósmico, e por isso ainda se observa gás nesta região.

 Eventualmente, todo o gás da galáxia será varrido ficando em longas faixas brilhantes por trás de ESO 137-001 — restos que mostram o efeito dramático deste fenômeno. O gás que é arrancado da galáxia mistura-se com o gás quente do aglomerado formando magníficas caudas que se estendem por mais de 200.000 anos-luz.

 A equipe observou cuidadosamente estas correntes de gás, no intuito de compreender melhor a turbulência criada pela interação. De forma surpreendente, as novas observações MUSE desta pluma de gás, mostram que o gás continua a girar do mesmo modo que a galáxia, mesmo depois de ter sido arrancado do aglomerado, no qual, se esvai no espaço.

Esta sequência zoom mostra a galáxia espiral ESO 137-001, na qual está a ser exercida uma pressão de arraste. A sequência começa com uma observação do céu noturno próximo da Constelação do Triângulo Austral, mostrando em seguida observações do Digitized Sky Survey 2 e terminando finalmente na imagem da galáxia obtida pelo Telescópio Espacial Hubble. Crédito: © NASA, ESA, Digitized Sky Survey 2. Reconhecimentos: Ming Sun (UAH) & Serge Meunier. Música: movetwo

 Adicionalmente, os pesquisadores conseguiram determinar que a rotação das estrelas em ESO 137-001 permanece inalterada, o que nos dá evidências adicionais de que é o gás do aglomerado, e não a gravidade, o responsável por “despir” a galáxia.

 Matteo Fossati (Observatório da Universidade de Munique e Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, Garching, na Alemanha) e coautor do artigo científico que descreve estes resultados conclui: “Com os detalhes revelados pelo MUSE conseguimos compreender melhor os processos físicos que estão em jogo nestas colisões”.

 “Pudemos observar os movimentos da galáxia e do gás com todo o detalhe — algo que não seria possível sem este novo instrumento único que é o MUSE”.

 “Estas observações, e outras no futuro, nos ajudarão a compreender melhor o processo de evolução das galáxias”.

 O instrumento MUSE é o primeiro espectrógrafo de grande campo integral a ser instalado num telescópio de 8 metros. Em termos de comparação, estudos anteriores de ESO 137-001 não coletaram mais que 50 espectros. Se a gravidade fosse responsável por este processo de varrimento do gás, os investigadores esperariam ver distorções ao longo da galáxia.

Artigo científico:

‣ Fonte: European Southern Observatory (ESO)