Hubble e as impressões digitais de uma fusão ancestral

Esta imagem do mês do Hubble mostra a NGC 7722, uma galáxia lenticular a cerca de 185 milhões de anos-luz de distância. Ela é conhecida por sua aparência impressionante, onde faixas de poeira dramáticas quase bloqueiam completamente a luz de sua região central. Essas faixas de poeira provavelmente são resultado de uma fusão antiga. De fato, os astrônomos acreditam que todas as galáxias lenticulares são resultado de fusões passadas, ou pelo menos de interações gravitacionais com outras galáxias.

 A NGC 7722 é uma galáxia lenticular localizada a cerca de 185 milhões de anos-luz de distância. O Hubble capturou esta imagem durante o acompanhamento de uma supernova detectada nesta região em 2022. A supernova não é visível na imagem, mas este retrato impressionante não precisa de uma estrela em explosão para capturar nossa atenção. Crédito da imagem: ESA/Hubble & NASA, RJ Foley (UC Santa Cruz), Dark Energy Survey/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA; Agradecimento: Mehmet Yüksek

O Hubble capturou esta imagem como parte de um levantamento de supernovas. O Zwicky Transient Facility detectou uma explosão de supernova aqui em 2022, posteriormente denominada SN 2020SSF. Essa supernova não é visível nesta imagem, mas o Hubble estava observando a luz residual da supernova. Tratava-se de uma supernova do tipo Ia , que são usadas como velas padrão na escala de distâncias cósmicas. Os astrônomos estão sempre interessados ​​em compreender melhor esses tipos de supernovas.

As galáxias lenticulares são intermediárias entre as espirais, como a Via Láctea, e as galáxias elípticas, como a conhecida M87. Elas possuem características de ambos os tipos de galáxias. As lenticulares também já consumiram a maior parte do seu gás formador de estrelas e estão quiescentes. Supernovas do tipo Ia são encontradas em galáxias lenticulares quiescentes porque, ao contrário das supernovas de colapso de núcleo, elas não requerem a formação recente de uma estrela progenitora massiva.

Mas, independentemente de abrigar supernovas ou não, e de estar dormente ou não, a NGC 7722 é um espetáculo intrigante. Ela possui diversas características que ajudam a explicar as galáxias lenticulares e que trazem à tona questões sobre sua formação.

*Esta imagem ampliada da NGC 7722 destaca as linhas de poeira e o núcleo luminoso da galáxia. Crédito da imagem: ESA/Hubble & NASA, RJ Foley (UC Santa Cruz), Dark Energy Survey/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA; Agradecimento: Mehmet Yüksek*

As proeminentes faixas de poeira na imagem são impressionantes porque são iluminadas pela luz intensa do centro da galáxia. Durante anos, os astrônomos acreditaram que a luz no centro de muitas galáxias lenticulares, como a NGC 7722, provinha de núcleos galácticos ativos. Mas, nas últimas décadas, evidências conflitantes têm mostrado que a luz pode vir de uma população de estrelas pós-AGB (Ante-Gigantes da Galáxia) . Essas estrelas estão em um estado evoluído, sendo quentes e energéticas o suficiente para ionizar o gás ao seu redor, e poderiam criar a cena observada na NGC 7722.

A galáxia apresenta claros sinais de fusão, e fusões e outras interações gravitacionais podem fazer mais do que simplesmente torcer e deformar galáxias. Fusões são intrigantes porque podem resultar em formação estelar acelerada ou em sua extinção abrupta. Se uma fusão for "úmida", ou rica em gás, a formação estelar provavelmente aumentará drasticamente. Isso pode desencadear uma explosão estelar, um período intenso em que nuvens de gás colidem e colapsam, resultando em um grande número de estrelas em um curto período de tempo. 

Mas nem todo o gás se transforma em estrelas, e mecanismos de retroalimentação acabam por extinguir a explosão estelar. Parte do gás alimenta o buraco negro supermassivo, e a retroalimentação resultante pode aquecer o gás restante, extinguindo a formação de estrelas. Toda a radiação das estrelas abundantes formadas durante a explosão estelar também retroalimenta o gás, contribuindo para o efeito de extinção.

Além de acelerar ou interromper a formação de estrelas, a antiga fusão da NGC 7722 também criou as faixas de poeira. Os astrônomos acreditam que essas faixas sejam as marcas da fusão. Durante essa fusão, a NGC 7722 provavelmente colidiu com uma galáxia menor e rica em gás. A fusão despedaçou a galáxia menor, arrancando seu gás e poeira. Essa nova poeira foi canalizada gravitacionalmente para os anéis e faixas espiraladas que vemos hoje. Agora, eles são iluminados por trás pelo núcleo brilhante da galáxia.

Esta imagem não revela o estado de formação estelar da NGC 7722. Nem revela a supernova. Em vez disso, os astrônomos usaram o Hubble para observar a galáxia dois anos após a supernova ter sido detectada. Eles queriam ver os efeitos posteriores da supernova e observar seus arredores. As explosões de supernovas são intensas e brilhantes, e ao esperar até que a luz diminuísse, o Hubble pôde coletar mais informações. Supernovas do tipo Ia geram uma cadeia de decaimento de elementos radioativos que resulta em ferro estável. Elas são a principal fonte de ferro em todo o cosmos, incluindo o ferro em nosso sangue.

As supernovas do tipo Ia envolvem um par binário, geralmente uma anã branca e uma companheira. Os astrônomos também usam o Hubble para procurar a estrela companheira sobrevivente. Às vezes, a explosão da supernova ejeta a estrela companheira, que se torna uma estrela hiperveloz. Outras vezes, ela permanece em sua posição e a explosão remove suas camadas externas, até 50% de sua massa. Em alguns casos, a estrela companheira fica revestida por elementos pesados, como o ferro criado durante a explosão, e é assim que os astrônomos a identificam.

Outras vezes, o tipo Ia envolve um par de anãs brancas. Nesses casos, a companheira pode ser quase irreconhecível enquanto atravessa o espaço em alta velocidade. Outras vezes, a companheira também é completamente destruída.

Nesse caso, o Hubble não encontrará nada, mas ainda assim poderemos apreciar esta imagem magnífica.

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