31 de ago de 2017

VLA revela campo magnético de galáxia distante

Esquerda: imagem, pelo Telescópio Espacial Hubble, do sistema de lente gravitacional CLASS B1152+199. O quasar de fundo sofre o efeito de lente graças a uma galáxia em frente, que produz duas imagens A e B. Direita: rotação de Faraday das imagens da lente. A imagem A deriva de uma linha de visão através dos arredores menos densos da galáxia que atua como lente com um campo magnético mais fraco, enquanto a imagem B deriva de uma linha de visão mais próxima do centro da galáxia, com mais densidade gasosa e um campo magnético mais forte.Crédito: Sui Ann Mao; Arquivo do Hubble (Rusin et al.)

Com a ajuda de uma gigantesca lente cósmica, astrónomos mediram o campo magnético de uma galáxia a quase cinco mil milhões de anos-luz de distância. Este marco astronómico está a fornecer pistas importantes sobre um problema nas fronteiras da cosmologia - a natureza e origem dos campos magnéticos que desempenham um papel importante na forma como as galáxias se desenvolvem ao longo do tempo.
Os cientistas usaram o VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) do NSF (National Science Foundation) para estudar uma galáxia que forma estrelas situada diretamente entre um quasar mais distante e a Terra. A gravidade da galáxia atua como uma lente gigante, dividindo a imagem do quasar em duas imagens separadas a partir do ponto de vista da Terra. Mais importante, as ondas de rádio provenientes deste quasar, situado a quase 8 mil milhões de anos-luz de distância, estão preferencialmente alinhadas, ou polarizadas.
"A polarização das ondas provenientes do quasar de fundo, combinada com o facto de que as ondas que produzem as duas imagens de lente viajaram através de partes diferentes da galáxia interveniente, permitiu-nos aprender alguns factos importantes sobre o campo magnético da galáxia," comenta Sui Ann Mao, Líder do Grupo de Investigação Minerva para o Instituto Max Planck de Radioastronomia em Bona, Alemanha.
Vista esquemática do sistema de lente: o distante quasar, localizado a 7,9 mil milhões de anos-luz sofre o efeito de lente gravitacional graças a uma galáxia situada a 4,6 mil milhões de anos-luz, entre este objeto e a Terra. As linhas de visão A e B derivam de diferentes campos magnéticos e condições gasosas em diferentes partes da galáxia que atua como lente.Crédito: Sui Ann Mao

Os campos magnéticos afetam as ondas de rádio que viajam através deles. A análise das imagens do VLA mostrou uma diferença significativa entre as duas imagens de lente gravitacional no que toca ao modo como a polarização das ondas mudou. Isto significa, dizem os cientistas, que as diferentes regiões da galáxia interveniente afetaram as ondas de forma diferente.
"A diferença diz-nos que esta galáxia tem um campo magnético de grande escala e coerente, parecido ao que vemos em galáxias próximas no universo atual," explica Mao. A semelhança é tanto na força do campo como no seu arranjo, com linhas de campo torcidas em espirais em torno do eixo de rotação da galáxia.
Uma vez que esta galáxia foi observada como era há quase cinco mil milhões de anos, quando o Universo tinha cerca de dois-terços da sua idade atual, esta descoberta fornece uma pista importante sobre como os campos magnéticos são formados e evoluem ao longo do tempo.
"Os resultados do nosso estudo suportam a ideia de que os campos magnéticos galácticos são produzidos por um efeito de dínamo rotativo, semelhante ao processo que produz o campo magnético do Sol," acrescenta Mao. "No entanto, existem outros processos que podem produzir campos magnéticos. Para determinar qual o processo em ação, precisamos ir mais longe no tempo - para galáxias mais distantes - e fazer medições parecidas dos seus campos magnéticos," realça.
"Esta medição forneceu os testes mais rigorosos, até ao momento, de como os dínamos operam nas galáxias," afirma Ellen Zweibel, da Universidade de Wisconsin-Madison.
Os campos magnéticos desempenham um papel fundamental na física do gás ténue que permeia o espaço entre as estrelas numa galáxia. A compreensão de como esses campos se formam e desenvolvem ao longo do tempo pode fornecer aos astrónomos pistas importantes sobre a evolução das próprias galáxias.

Mao e colegas divulgaram os seus resultados na revista Nature Astronomy.
FONTE: ASTRONOMIA ONLINE

O ALMA descobre enormes reservatórios de gás turbulento escondidos em galáxias distantes

Primeira detecção de CH+ em galáxias distantes com formação estelar explosiva fornece pistas novas sobre a história de formação estelar do Universo

O ALMA detectou reservatórios turbulentos de gás frio em torno de galáxias distantes com formação estelar explosiva. Ao detectar CH+ pela primeira vez, este trabalho abre uma nova janela na exploração de uma época crítica de formação estelar no Universo. A presença deste íon lança uma nova luz sobre como é que as galáxias conseguem estender o seu período de formação estelar rápida. Os resultados foram publicados hoje na revista Nature. 
Uma equipe liderada por Edith Falgarone (Ecole Normale Supérieure e Observatoire de Paris, França) utilizou o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para detectar assinaturas do íon de hidreto de carbono CH+ em galáxias distantes com formação estelar explosiva. O grupo de pesquisadores identificou os fortes sinais de CH+ em cinco das seis galáxias estudadas, incluindo a Pestana Cósmica. Este trabalho fornece novas informações que ajudam os astrônomos a compreender melhor o crescimento das galáxias e como é que o meio que envolve estes objetos alimenta a formação estelar.
“O CH+ é um íon especial. Precisa de muita energia para se formar e é muito reativo, o que significa que o seu tempo de vida é muito curto e não pode ser transportado para muito longe. Por isso, o CH+ mostra-nos como é que a energia flui nas galáxias e no meio ao seu redor” diz Martin Zwaan, astrônomo do ESO, que contribuiu para o artigo científico que descreve os resultados.
Para percebermos como é que o CH+ rastreia a energia podemos fazer uma analogia com estar num barco num oceano tropical durante uma noite escura e sem Lua. Quando as condições são apropriadas, o plâncton fluorescente pode iluminar a região em redor do barco à medida que este avança. A turbulência causada pelo barco deslizando na água excita o plâncton, que emite luz, revelando assim a presença de regiões turbulentas na água escura por baixo de nós. Uma vez que o CH+ se forma exclusivamente em pequenas áreas onde os movimentos turbulentos do gás se dissipam, a sua detecção rastreia essencialmente a energia em escala galáctica.
O CH+ observado revela densas ondas de choque, alimentadas por ventos galácticos rápidos e quentes que têm origem nas regiões de formação estelar das galáxias. Estes ventos fluem ao longo da galáxia e empurram o material para fora desta, no entanto os seus movimentos turbulentos são tais que parte deste material pode ser de novo capturado pela atração gravitacional da própria galáxia. A matéria aglomera-se em enormes reservatórios turbulentos de gás frio de baixa densidade, estendendo-se mais de 30 mil anos-luz a partir da região de formação estelar da galáxia.
“Com o CH+ aprendemos que a energia está armazenada no interior de vastos ventos do tamanho de galáxias e que termina como movimentos turbulentos em reservatórios invisíveis de gás frio que rodeiam a galáxia,” disse Falgarone, autor principal do novo artigo científico. “Os nossos resultados desafiam a teoria de evolução galáctica. Ao dar origem a turbulência nos reservatórios, estes ventos galácticos aumentam a fase de formação estelar explosiva, em vez de a extinguirem.”  
A equipe determinou que os ventos galácticos não podem por si próprios alimentar os reservatórios gasosos recentemente descobertos, sugerindo que a massa vem de fusão ou acreção galácticas de correntes de gás escondidas, como previsto pela atual teoria.
“Esta descoberta representa um enorme passo em frente na nossa compreensão de como o fluxo de material é regulado em torno das galáxias com a mais intensa formação estelar explosiva do Universo primordial," disse o Diretor de Ciência do ESO, Rob Ivison, co-autor do novo artigo. “Este trabalha demonstra bem o que pode ser alcançado quando cientistas de uma variedade de áreas se juntam para explorar as capacidades de um dos mais poderosos telescópios do mundo.”
FONTE: ESO
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