Aglomerados de galáxias são os maiores espaços do universo, contendo centenas ou mesmo milhares de galáxias. No ambiente denso e inóspito desses aglomerados, as galáxias interagem ativamente, e isso pode interromper ou retardar a formação de estrelas. Os astrônomos querem saber por quê.
Galáxias estão morrendo nos cantos mais extremos do universo. Sua formação estelar está parando e os astrônomos querem saber por quê.
Os participantes de um grande projeto liderado pelos canadenses esperam fazer isso. Em seu trabalho, eles usarão um dos mais modernos telescópios. O novo programa se chama VERTICO, e seu objetivo é estudar em detalhes como o ambiente está matando suas galáxias.
Como diretor científico desse programa, lidero uma equipe de 30 especialistas que, usando o Large Atacam Millimeter Complex (ALMA), registram hidrogênio molecular de alta resolução em estado gasoso em 51 galáxias do aglomerado de galáxias mais próximo, chamado de aglomerado de Virgo.
O complexo de $ 1,4 bilhão do Atacama foi inaugurado em 2013. É um conjunto de antenas de vários radiotelescópios interconectados instalados a uma altitude de 5.000 metros no deserto do Atacama, no norte do Chile. É o resultado de parcerias internacionais entre Europa, EUA, Canadá, Japão, Coréia do Sul, Taiwan e Chile. Como o maior projeto astronômico terrestre atualmente em operação, o ALMA é o complexo de telescópios de ondas milimétricas mais avançado. É ideal para estudar aglomerados de gás denso e frio a partir dos quais novas estrelas se formam, porque esse gás não pode ser visto na parte visível do espectro.
Os ambiciosos programas de pesquisa do ALMA, como o VERTICO, são projetados para abordar problemas científicos estratégicos que levam a grandes avanços e descobertas no campo.
Aglomerados de galáxias
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A maneira como as galáxias vivem no universo, como elas interagem com seu ambiente intergaláctico e entre si, tem um grande impacto em sua capacidade de formar estrelas. Mas a questão de como exatamente este espaço intergaláctico predetermina a vida e a morte das galáxias permanece sem resposta.
Aglomerados de galáxias são os espaços mais massivos e maiores do universo, contendo centenas ou mesmo milhares de galáxias. Onde há massa, há gravidade. E as forças gravitacionais colossais presentes nos aglomerados aceleram as galáxias a velocidades tremendas, frequentemente milhares de quilômetros por segundo, e também aquecem o plasma no espaço intergaláctico a temperaturas tão altas que ele começa a emitir raios-X.
No ambiente denso e inóspito desses aglomerados, as galáxias interagem ativamente com seus arredores e umas com as outras. Essa interação pode acabar ou desacelerar a formação de estrelas.
Entender quais mecanismos de resfriamento impedem a formação de estrelas e como o fazem é a principal tarefa dos participantes do programa conjunto VERTICO.
Ciclo de vida das galáxias
Quando as galáxias em seus aglomerados entram em colapso, o plasma intergaláctico pode remover rapidamente seu gás em uma reação violenta chamada remoção de marés. Quando o combustível de formação de estrelas é removido, ele essencialmente mata a galáxia e a transforma em um objeto morto no qual nenhuma outra estrela é formada.
Além disso, a alta temperatura dos aglomerados pode impedir o resfriamento dos gases quentes e seu espessamento, a partir do qual surgem as galáxias. Nesse caso, o gás na galáxia não é removido ativamente pelo meio ambiente, mas é consumido à medida que as estrelas se formam. Este processo está levando a uma lenta, mas inexorável, cessação da formação estelar. Essa terminação tem um nome um tanto estranho e doloroso: exaustão ou sufocação.
Esses processos podem ocorrer de maneiras diferentes, mas cada um deles deixa um rastro único e identificável no gás que forma as estrelas da galáxia. Uma das principais tarefas do programa VERTICO é juntar essas trilhas e formar uma imagem de como os aglomerados estão causando mudanças nas galáxias. Com base nos resultados de muitos anos de trabalho no estudo da evolução galáctica e a influência do ambiente intergaláctico nele, queremos resolver enigmas novos e muito importantes.
Assunto ideal de pesquisa
O Cluster de Virgem é um local ideal para uma exploração detalhada do espaço sideral. Este é o grande aglomerado de galáxias mais próximo de nós e está em processo de formação. Isso significa que podemos obter uma visão estática das galáxias em diferentes estágios de seus ciclos de vida. Isso nos permitirá criar uma imagem detalhada de como a formação de estrelas é interrompida nas galáxias.
Galáxias no aglomerado de Virgem são observadas em quase todos os comprimentos de onda do espectro eletromagnético (por exemplo, ondas de rádio, ondas ópticas, luz ultravioleta). Mas ainda não podemos observar o gás formador de estrelas (é realizado na faixa dos milímetros) com a precisão e resolução exigidas. O VERTICO, como um dos maiores programas de exploração galáctica do ALMA, produzirá mapas de alta resolução de gás hidrogênio molecular (combustível para a formação de estrelas) para 51 galáxias.
Tendo obtido dados desta grande amostra de galáxias no complexo de Atakam, podemos entender exatamente qual mecanismo de resfriamento - redução da maré ou exaustão - está matando galáxias em ambientes extremos e como.
Ao mapear o gás formador de estrelas nas galáxias, que são exemplos irrefutáveis de resfriamento ambiental, os membros da VERTICO expandirão nossa compreensão de como as galáxias se formam e se desenvolvem nas regiões mais saturadas do universo.
Toby Brown
