Observações do JWST revelam estrutura estelar da galáxia formadora de estrelas GN20

Uma equipe internacional de astrônomos usou o Telescópio Espacial James Webb (JWST) para observar uma galáxia luminosa e empoeirada em formação de estrelas conhecida como GN20. 

Os resultados da campanha observacional, publicados em 26 de abril no servidor de pré-impressão arXiv, fornecem informações importantes sobre a estrutura estelar desta galáxia.

Imagem composta do GN20 exibindo os componentes de emissão UV (HST/F105W, azul), contínuo de poeira fria (PdBI/880μm, cal), gás molecular (VLA CO(2-1), laranja) e estelar (MIRI/F560W, roxo) da galáxia. Crédito: Colina et al, 2023

Com um desvio para o vermelho de 4,05, a GN20 é uma das galáxias empoeiradas mais luminosas de formação de estrelas (DSFGs) conhecidas até hoje. GN20 está localizado em um protoaglomerado ou superdensidade de galáxias, tem uma luminosidade infravermelha de cerca de 18,6 luminosidades solares, e uma taxa de formação de estrelas (SFR) de cerca de 1.860 massas solares por ano. A distribuição molecular de gás nesta galáxia mostra uma estrutura estelar aglomerada com um diâmetro de aproximadamente 45.600 anos-luz e cinemática consistente com a de um disco giratório maciço. 

Recentemente, um grupo de astrônomos liderados por Luis Colina, do Centro Espanhol de Astrobiologia em Madri, na Espanha, decidiu realizar observações no infravermelho médio do GN20, com o objetivo de lançar mais luz sobre suas propriedades. Para isso, utilizaram o Mid-Infrared Instrument (MIRI) da JWST. 

"A imagem do GN20 JWST foi obtida em 23 e 24 de novembro de 2022, usando o imageador MIRI (MIRIM, Bouchet et al, 2015) no filtro F560W como parte do Consórcio Europeu MIRI Guaranteed Time (programa ID 1264)", explicaram os pesquisadores. 

As observações descobriram que o GN20 tem uma estrutura estelar caracterizada por um núcleo luminoso (com uma magnitude absoluta de -22,35) não resolvido e um envelope estendido difuso. Esta estrutura estelar está formando novas estrelas a uma taxa constante e alta de cerca de 500 massas solares por ano, por um período de 100 milhões de anos. 

O núcleo tem menos de 2.600 anos-luz de tamanho, carrega 9% do fluxo total e coincide com a emissão nuclear compacta e fria de poeira. O envelope estelar tem um raio efetivo de cerca de 11.740 anos-luz, e sua posição concorda com a do gás molecular monóxido de carbono, mas seu centroide é compensado por aproximadamente 3.300 anos-luz do núcleo estelar. Esse deslocamento pode ser resultado de um recente encontro gravitacional ou fusão. 

Ao analisar as imagens do JWST, a equipe também identificou aglomerados estelares fracos adicionais que parecem estar associados a alguns dos aglomerados ultravioleta e monóxido de carbono. Além disso, os astrônomos descobriram que o núcleo estelar parece ter a maior concentração de poeira fria, mas não a maior concentração de gás molecular. 

Resumindo os resultados, os autores do artigo observaram que o GN20 tem todas as propriedades necessárias para evoluir para uma galáxia quiescente massiva no desvio intermediário para o vermelho. 

"É uma galáxia grande e luminosa em z = 4,05 envolvida em uma explosão estelar curta e massiva centrada no núcleo estelar e estendida por toda a galáxia, até raios de 4 kpc, e provavelmente induzida pela interação ou fusão com um membro do protoaglomerado", explicaram os pesquisadores.

Fonte: phys.org