Uma de três galáxias anãs ultrafracas, localizadas na direção de NGC 300, na constelação do Escultor.
Três galáxias detetadas com grande detalhe parecem estar despojadas de gás e conter apenas estrelas muito antigas, sugerindo que a sua formação estelar foi reprimida há muito tempo.
Ao combinar dados dos levantamentos do legado DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) e do telescópio Gemini South, os astrónomos investigaram três galáxias anãs ultrafracas que residem numa região do espaço isolada da influência ambiental de objetos maiores.
As galáxias, localizadas na direção de NGC 300, contêm apenas estrelas muito antigas, apoiando a teoria de que eventos no início do Universo interromperam a formação estelar nas galáxias mais pequenas.
As galáxias anãs ultrafracas são o tipo de galáxia mais ténue do Universo. Contendo tipicamente apenas algumas centenas a milhares de estrelas — em comparação com as centenas de milhares de milhões que constituem a Via Láctea — estas pequenas estruturas difusas escondem-se normalmente de forma discreta entre as muitas residentes mais brilhantes do céu. Por esta razão, os astrónomos têm tido mais sorte em encontrá-las nas proximidades da nossa Via Láctea.
Mas isto representa um problema para a sua compreensão; as forças gravitacionais da Via Láctea e a coroa quente podem remover o gás das galáxias anãs e interferir com a sua evolução natural. Além disso, mais além da Via Láctea, as galáxias anãs ultrafracas tornam-se demasiado difusas para serem detetadas pelos astrónomos e pelos algoritmos informáticos tradicionais.
Foi por isso que o astrónomo David Sand, da Universidade do Arizona, precisou de fazer uma busca manual, a olho, para descobrir três galáxias anãs fracas e ultrafracas localizadas na direção da galáxia espiral NGC 300 e da constelação do Escultor. “Foi durante a pandemia”, recorda Sand.
“Estava a ver televisão e a fazer ‘scroll’ no visualizador dos levantamentos DESI, concentrando-me em áreas do céu que eu sabia não terem sido pesquisadas antes. Foram necessárias algumas horas de pesquisa casual, e depois bum! Elas apareceram”.
As imagens descobertas por Sand foram obtidas no âmbito do DECaLS (DECam Legacy Survey), um dos três levantamentos públicos do legado DESI, que em conjunto captaram imagens de 14.000 graus quadrados do céu para fornecer alvos para o levantamento DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), atualmente em curso.
O DECals foi realizado usando a DECam (Dark Energy Camera) de 570 megapixéis fabricada pelo Departamento de Energia dos EUA, montada no Telescópio de 4 metros Víctor M. Blanco da NSF (National Science Foundation) no CTIO (Cerro Tololo Inter-American Observatory) no Chile, um programa do NOIRLab (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory) da NSF.
As galáxias Escultor, como são referidas no artigo científico, estão entre as primeiras galáxias anãs ultrafracas encontradas num ambiente pristino e isolado, livre da influência da Via Láctea ou de outras grandes estruturas. Para investigar melhor as galáxias, Sand e a sua equipa utilizaram o telescópio Gemini South, uma metade do Observatório Internacional Gemini, parcialmente financiado pela NSF e operado pelo NOIRLab da NSF.
Os resultados do seu estudo foram apresentados na revista The Astrophysical Journal Letters, bem como numa conferência de imprensa na 245.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana em National Harbor, no estado de Maryland.
O espetrógrafo GMOS (Gemini Multi-Object Spectrograph) do Gemini South captou as três galáxias com grande detalhe. Uma análise dos dados mostrou que parecem estar despojadas de gás e conter apenas estrelas muito antigas, sugerindo que a sua formação estelar foi reprimida há muito tempo. Este facto reforça as teorias existentes de que as galáxias anãs ultrafracas são “cidades fantasma” onde a formação estelar foi interrompida no início do Universo.
Isto é exatamente o que os astrónomos esperam de objetos tão pequenos. O gás é a matéria-prima crucial necessária para o nascimento de uma nova estrela. Mas as galáxias anãs ultrafracas têm muito pouca gravidade para manter este ingrediente tão importante, que se perde facilmente quando são fustigadas pelo Universo dinâmico de que fazem parte.
Mas as galáxias Escultor estão longe de quaisquer galáxias maiores, o que significa que o seu gás não pode ter sido removido por vizinhas gigantes. Uma explicação alternativa é um acontecimento chamado Época da Reionização – um período não muito posterior ao Big Bang em que fotões ultravioleta altamente energéticos encheram o cosmos, potencialmente fazendo ferver o gás nas galáxias mais pequenas.
Outra possibilidade é que algumas das primeiras estrelas das galáxias anãs tenham sofrido energéticas explosões de supernova, expelindo material até 35 milhões de quilómetros por hora e empurrando o gás para fora das suas próprias hospedeiras a partir do interior.
Se a reionização for responsável, estas galáxias abrirão uma janela para o estudo do Universo muito primitivo.
“Não sabemos quão forte ou uniforme é este efeito de reionização”, explica Sand. “Pode ser que a reionização seja irregular, não ocorrendo em todo o lado ao mesmo tempo. Encontrámos três destas galáxias, mas isso não é suficiente. Seria bom se tivéssemos centenas delas. Se soubéssemos que fração foi afetada pela reionização, isso dir-nos-ia algo sobre o Universo primitivo que é muito difícil de sondar de outra forma”.
“A Época da Reionização liga potencialmente a estrutura atual de todas as galáxias com a formação estrutural mais antiga numa escala cosmológica”, diz Martin Still, diretor do programa da NSF para o Observatório Internacional Gemini. “Os levantamentos do legado DESI e as observações detalhadas de acompanhamento do Gemini permitem aos cientistas fazer arqueologia forense para compreender a natureza do Universo e como evoluiu até ao seu estado atual”.
Para acelerar a procura de mais galáxias anãs ultrafracas, Sand e a sua equipa estão a usar as galáxias Escultor para treinar um sistema de inteligência artificial chamado rede neuronal para assim identificar mais. A esperança é que esta ferramenta seja capaz de automatizar e acelerar as descobertas, fornecendo um conjunto de dados muito mais vasto a partir do qual os astrónomos possam tirar conclusões mais sólidas.
