Revelando a origem e a natureza da periferia das megalópoles estelares
Mosaico na banda do infravermelho, com imagens das seis galáxias elípticas massivas, com metade da idade do Universo, encontradas no Hubble Ultra Deep Field. Crédito: Ignacio Trujilli, com imagens do programa HUDF2012.
O mais detalhado estudo da periferia de galáxias elípticas massivas a meio da idade atual do Universo foi feito por uma equipa internacional liderada por Fernando Buitrago, do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) e da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FCUL). O estudo foi publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e contribui para a compreensão de como as maiores galáxias do Universo evoluíram no tempo.
As galáxias cresceram dramaticamente em tamanho desde o Universo primordial, e as galáxias elípticas, em particular, são as maiores galáxias, tanto em tamanho como em massa. Qual o principal fator que provocou o crescimento das regiões exteriores destas galáxias na época mais recente do Universo, foi a pergunta que motivou este estudo.
Em galáxias de disco, como a nossa Via Láctea, é bastante fácil identificar as suas distintas partes: o bojo central, o disco com os seus braços espirais, e o halo de estrelas envolvendo o todo. Os astrónomos conseguem afirmar, por exemplo, que o halo estelar de uma galáxia de disco é formado sobretudo por estrelas de galáxias satélite que foram engolidas por aquela.
Com galáxias elípticas, porém, é muito mais difícil porque estas galáxias parecem-se muito com uma nuvem de estrelas suave e homogénea. Fernando Buitrago (IA e FCUL) comenta: “Em relação às galáxias elípticas, existem evidências diretas de que estão a decorrer fusões de galáxias satélite, mas é difícil assegurar que os processos que levaram ao crescimento das suas regiões exteriores são os mesmos que vemos a acontecer em galáxias de disco, como a nossa.”
Por conseguinte, Buitrago e a sua equipa lançaram-se na investigação da natureza das periferias de um conjunto de galáxias elípticas massivas de quando o Universo tinha metade da sua idade atual, há cerca de 6,2 mil milhões de anos. Concentrando a sua pesquisa nos ténues detalhes a grandes distâncias do centro galáctico, só poderiam trabalhar com a mais profunda imagem do Universo alguma vez feita, o Campo Ultra Profundo do Hubble (Hubble Ultra Deep Field, HUDF).
Usando as seis galáxias que satisfazem os seus critérios de investigação e que estão registadas nesta imagem, os investigadores demonstraram pela primeira vez a existência de extensos envelopes estelares em galáxias elípticas massivas individuais naquela época da idade do Universo.
A qualidade da informação capturada no HUDF permitiu à equipa caracterizar os halos galácticos individuais e colocá-los no contexto da história evolutiva deste tipo de galáxias. Além disso, Buitrago e a sua equipa concluíram que, para o seu conjunto de galáxias elípticas massivas a meio da idade atual do Universo, as regiões exteriores foram, tal como nas galáxias de disco, formadas sobretudo devido à fusão de outras galáxias. Neste estudo, tentaram ainda identificar nesses halos alguns traços de episódios recentes de fusão galáctica.
Os resultados emergiram da comparação entre a sua amostra de galáxias e simulações matemáticas baseadas no atual modelo de formação e evolução das galáxias. A equipa verificou que, neste caso, a simulação e os dados reais se ajustavam muito bem e que era possível estabelecer paralelismos.
“Em galáxias elípticas, não podemos dizer 'isto é o bojo galáctico e isto é o halo'”, diz Buitrago. “Todas as estrelas formam um esferoide gigantesco, como uma imensa bola de râguebi. Mas quando usamos uma simulação por computador, conseguimos identificar a origem de cada uma das partes da galáxia simulada e comparar com as nossas galáxias reais. Através deste método, conseguimos identificar o processo por trás do dramático crescimento das regiões exteriores destas galáxias, e pudemos explicar como o seu tamanho evoluiu.”
Mais informações disponíveis no comunicado de imprensa IA.