Hubble resolve mistério cósmico com análise forense interestelar

MCELS / Cerro Tololo Inter-American Observatory / University of Michigan

A Grande Nuvem de Magalhães

Nos arredores da nossa Galáxia desenrola-se uma guerra cósmica – e só o Telescópio Espacial Hubble pode ver quem está a ganhar.

Os adversários são duas galáxias anãs, a Grande Nuvem de Magalhães e a Pequena Nuvem de Magalhães e ambas orbitam a Via Láctea. Mas, à medida que giram em torno da nossa Galáxia, também se orbitam uma à outra. Uma puxa a outra, e uma delas puxou uma enorme nuvem de gás da sua companheira.

Os resultados foram publicados em fevereiro no The Astrophysical Journal.

Chamada de “Braço Principal” (“Leading Arm”), esta coleção de gás liga as Nuvens de Magalhães à Via Láctea. Com aproximadamente metade do tamanho da nossa Galáxia, pensa-se que esta estrutura tenha entre mil e 2 mil milhões de anos. O seu nome deriva do facto de estar a liderar o movimento das Nuvens de Magalhães.

A enorme concentração de gás está a ser devorada pela Via Láctea e a alimentar o nascimento de novas estrelas na nossa Galáxia. Mas qual das galáxias anãs está a puxar o gás que está agora a servir de banquete? Após anos de debate, os cientistas têm a resposta ao mistério.

“Havia a pergunta: o gás veio da Grande Nuvem de Magalhães ou da Pequena Nuvem de Magalhães? À primeira vista, parece que pode ser rastreado até à Grande Nuvem de Magalhães”, explicou o investigador Andrew Fox do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, no estado norte-americano de Maryland.

“Mas abordámos essa questão de maneira diferente, perguntando: do que é feito este Braço Principal? Tem a composição da Grande Nuvem de Magalhães ou a composição da Pequena Nuvem de Magalhães?”

A investigação de Fox é uma continuação do seu trabalho de 2013, que se concentrou numa característica por trás das Nuvens de Magalhães. Descobriu-se que o gás nesta estrutura parecida a uma fita, chamada Fluxo de Magalhães, vinha de ambas as galáxias anãs. Agora Fox ficou curioso em relação ao seu homólogo, o Braço Principal. Ao contrário do Fluxo de Magalhães por trás, este “braço” esfarrapado e rasgado já atingiu a Via Láctea e sobreviveu a sua viagem até ao disco galáctico.

O Braço Principal é um exemplo em tempo real da acreção de gás, o processo pelo qual o gás cai sobre as galáxias. Isto é muito difícil de observar fora da Via Láctea, porque as outras galáxias estão muito distantes e são muito ténues. “Como estas duas galáxias estão no nosso quintal cósmico, essencialmente estamos na primeira fila para assistir à ação,” afirma a colaboradora Kat Barger da Universidade Cristã do Texas.

Num novo tipo de análise forense, Fox e a sua equipa usaram a visão ultravioleta do Hubble para examinar quimicamente o gás no Braço Principal. Eles observaram a luz de sete quasares, os núcleos brilhantes de galáxias ativas que residem a milhares de milhões de anos-luz desta nuvem de gás. Usando o instrumento CIS (Cosmic Origins Spectrograph) do Hubble, os cientistas mediram como essa luz é filtrada pela nuvem.

Em particular, procuraram a absorção de radiação ultravioleta pelo oxigénio e pelo enxofre na nuvem. Estes são bons indicadores de quantos elementos mais pesados residem no gás. A equipa comparou então as medições do Hubble com medições do hidrogénio obtidas pelo Telescópio Robert C. Byrd Green Bank do Observatório Green Bank do NSF, na Virgínia Ocidental, bem como de vários outros radiotelescópios.

“Com a combinação das observações do Hubble e do Telescópio Green Bank, podemos medir a composição e a velocidade do gás para determinar qual das galáxias anãs é a culpada”, explicou Barger.

Depois de muitas análises, a equipa finalmente obteve as “impressões digitais” químicas conclusivas para combinar com a origem do gás do Braço Principal. “Descobrimos que o gás combina com a Pequena Nuvem de Magalhães,” comenta Fox. “Isto indica que a Grande Nuvem de Magalhães está a ganhar a competição, porque puxou muito gás da sua vizinha mais pequena.”

Esta resposta só foi possível graças à capacidade ultravioleta exclusiva do Hubble. Por causa dos efeitos de filtragem da atmosfera da Terra, a radiação ultravioleta não pode ser estudada a partir do solo. “Todas as linhas de interesse, incluindo as do oxigénio e do enxofre, estão no ultravioleta. Se trabalharmos no ótico e no infravermelho, não as conseguimos ver.”

O gás do Braço Principal está agora a cruzar o disco da nossa Galáxia. Ao fazê-lo, interage com o próprio gás da Via Láctea, tornando-se fragmentado e esfarrapado.

Este é um estudo de caso importante de como o gás entra nas galáxias e alimenta o nascimento estelar. Os astrónomos usam simulações para tentar entender o fluxo de gás noutras galáxias. Mas aqui o gás está a ser apanhado em flagrante enquanto se move pelo disco da Via Láctea. No futuro, podem vir a nascer planetas e sistemas solares na nossa Galáxia a partir do material que costumava fazer parte da Pequena Nuvem de Magalhães.

Enquanto Fox e a sua equipa olham em frente, esperam mapear o tamanho total do Braço Principal – algo que ainda é desconhecido.

// CCVAlg

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