Webb sonda uma galáxia starburst extrema

No meio de uma galáxia repleta de estrelas novas e jovens existe uma intrincada subestrutur

M82 (imagens Webb e Hubble) 

O Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA está de olho na galáxia starburst Messier 82 (M82), um ambiente pequeno mas poderoso que apresenta rápida formação estelar. Ao observar mais de perto as capacidades infravermelhas sensíveis do James Webb, uma equipe de cientistas está a chegar ao núcleo da galáxia, obtendo uma melhor compreensão de como está formando estrelas e como esta atividade extrema está a afetar a galáxia como um todo. Uma equipe internacional de astrônomos usou o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA para pesquisar a galáxia estelar Messier 82 (M82).

Localizada a 12 milhões de anos-luz de distância, na constelação da Ursa Maior, esta galáxia é relativamente compacta em tamanho, mas hospeda um frenesi de atividade de formação de estrelas. Para efeito de comparação, M82 está gerando novas estrelas 10 vezes mais rápido que a Via Láctea.

A equipe direcionou o instrumento NIRCam (Near-Infrared Camera) do James Webb em direção ao centro da galáxia estelar, obtendo uma visão mais detalhada das condições físicas que promovem a formação de novas estrelas.

“M82 obteve uma variedade de observações ao longo dos anos porque pode ser considerada como o protótipo da galáxia estelar”, disse Alberto Bolatto, principal autor do estudo.

“Tanto os telescópios espaciais Spitzer como Hubble observaram este alvo.

Com o tamanho e a resolução do James Webb, podemos olhar para esta galáxia em formação estelar e ver todos estes belos novos detalhes.” A formação estelar continua a manter uma sensação de mistério porque está envolta por cortinas de poeira e gás, criando um obstáculo à observação deste processo.

Felizmente, a capacidade do James Webb de observar o infravermelho é uma vantagem na navegação nestas condições obscuras.  Além disso, essas imagens NIRCam do centro da explosão estelar foram obtidas usando um modo de instrumento que evitou que a fonte muito brilhante sobrecarregasse o detector.

Enquanto gavinhas de poeira marrom-escura estão espalhadas por todo o núcleo branco brilhante do M82, mesmo nesta visão infravermelha, o NIRCam do James Webb revelou um nível de detalhe que tem sido historicamente obscurecido.

Olhando mais perto do centro, pequenas manchas representadas em verde denotam áreas concentradas de ferro, a maioria das quais são remanescentes de supernovas. Pequenas manchas que aparecem em vermelho significam regiões onde o hidrogênio molecular está sendo iluminado pela radiação de uma estrela jovem próxima.

“Esta imagem mostra o poder de Webb”, disse Rebecca Levy, segunda autora do estudo, da Universidade do Arizona, em Tucson.

“Cada ponto branco nesta imagem é uma estrela ou um aglomerado de estrelas.

Podemos começar a distinguir todas estas pequenas fontes pontuais, o que nos permite adquirir uma contagem precisa de todos os enxames estelares nesta galáxia.” Olhando para M82 em comprimentos de onda infravermelhos ligeiramente mais longos, gavinhas grossas representadas em vermelho podem ser vistas estendendo-se acima e abaixo do plano da galáxia.

Essas serpentinas gasosas são um vento galáctico que sai do núcleo da explosão estelar.

Uma área de foco desta equipe de investigação foi compreender como este vento galáctico, que é causado pela rápida taxa de formação de estrelas e subsequentes supernovas, está sendo lançado e a influenciar o ambiente circundante. Ao resolver uma seção central da M82, os cientistas conseguiram examinar a origem do vento e obter informações sobre como os componentes quentes e frios interagem com o vento.

O instrumento NIRCam do James Webb era adequado para rastrear a estrutura do vento galáctico através da emissão de moléculas químicas fuliginosas conhecidas como hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs). Os PAHs podem ser considerados grãos de poeira muito pequenos que sobrevivem em temperaturas mais frias, mas são destruídos em condições quentes.

Para grande surpresa da equipe, a visão do James Webb da emissão de PAH destaca a fina estrutura do vento galáctico – um aspecto até então desconhecido. Representada como filamentos vermelhos, a emissão se estende para longe da região central onde está localizado o coração da formação estelar. Outra descoberta imprevista foi a semelhança entre a estrutura da emissão de PAH e a do gás quente e ionizado.

“Foi inesperado ver a emissão de PAH assemelhar-se ao gás ionizado”, disse Bolatto.

“Os PAHs não deveriam viver muito quando expostos a um campo de radiação tão forte, então talvez eles estejam sendo reabastecidos o tempo todo.

Isso desafia nossas teorias e nos mostra que mais investigações são necessárias.” As observações do James Webb de M82 no infravermelho próximo também suscitam novas questões sobre a formação estelar, algumas das quais a equipe espera responder com dados adicionais recolhidos com o James Webb, incluindo os de outra galáxia estelar.

Dois outros artigos desta equipe que caracterizam os enxames estelares e as correlações entre as componentes do vento da M82 estão quase finalizados. Num futuro próximo, a equipe terá observações espectroscópicas de M82 do James Webb prontas para análise, bem como imagens complementares em grande escala da galáxia e do seu vento.

Os dados espectrais ajudarão os astrônomos a determinar as idades precisas dos aglomerados estelares e fornecerão uma noção de quanto tempo dura cada fase da formação estelar num ambiente de galáxias com explosão estelar. Numa escala mais ampla, inspecionar a atividade em galáxias como a M82 pode aprofundar a compreensão dos astrônomos sobre o Universo primordial.

“Com estas incríveis imagens do James Webb e os nossos próximos espectros, podemos estudar como exatamente os ventos fortes e as frentes de choque de estrelas jovens e supernovas podem remover o próprio gás e poeira a partir dos quais novas estrelas estão se formando”, disse Torsten Böker do Espaço Europeu.

Agência, coautora do estudo.

“Uma compreensão detalhada deste ciclo de “feedback” é importante para as teorias de como o Universo primitivo evoluiu, porque explosões estelares compactas como a de M82 eram muito comuns em elevados desvios para o vermelho.”

Fonte: esawebb.org