As galáxias são muito maiores do que pensávamos

Um manto de gás estende-se até um milhão de anos-luz à volta de cada galáxia e é a sua primeira interação com o Universo mais vasto. Pela primeira vez, os cientistas fotografaram este halo de matéria e examinaram-no pixel a pixel.

Se esta galáxia for típica, então o estudo, publicado na revista Nature Astronomy, indica que a nossa galáxia já está a interagir com a sua vizinha mais próxima, Andrómeda.

Onde é que acaba uma galáxia e começa o espaço profundo? Parece uma pergunta simples até se olhar mais de perto para o gás que rodeia as galáxias, conhecido como meio circungaláctico.

O halo de gás que rodeia o disco estelar é responsável por cerca de 70% da massa da galáxia – excluindo a matéria escura – mas até agora tem permanecido um mistério. No passado, só conseguimos observar o gás medindo a luz de um objeto de fundo, como um quasar, que é absorvida pelo gás.

Isto limita a imagem da nuvem a um feixe semelhante a um lápis.

Um novo estudo, no entanto, observou o meio circungaláctico de uma galáxia com uma explosão de estrelas a 270 milhões de anos-luz de distância, utilizando novas técnicas de imagem profunda que foram capazes de detetar a nuvem de gás que brilha no exterior da galáxia a 100.000 anos-luz no espaço, tanto quanto foi possível ver.

Para se ter uma ideia da vastidão dessa nuvem de gás, considere-se que a luz estelar da galáxia – aquilo que normalmente veríamos como o disco – se estende a apenas 7800 anos-luz do seu centro.

O estudo atual observou a ligação física do hidrogénio e do oxigénio desde o centro da galáxia até ao espaço e mostrou que as condições físicas do gás mudaram.

“Encontrámo-lo em todo o lado para onde olhámos, o que foi realmente excitante e surpreendente”, diz o Professor Associado Nikole M. Nielsen, autor principal do artigo, investigador da Universidade de Swinburne e da ASTRO 3D e Professor Assistente da Universidade de Oklahoma.

Outros autores do artigo vieram de Swinburne, da Universidade do Texas em Austin, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, Pasadena, da Universidade da Califórnia, San Diego, e da Universidade de Durham.

“Estamos agora a ver onde para a influência da galáxia, a transição em que se torna parte do que rodeia a galáxia e, eventualmente, onde se junta à rede cósmica mais vasta e a outras galáxias. Normalmente, todas estas fronteiras são difusas”, diz Nielsen.

“Mas, neste caso, parece que encontrámos uma fronteira bastante clara nesta galáxia entre o seu meio interestelar e o seu meio circungaláctico”, acrescenta.

Estrelas a ionizar gás com os seus fotões

O estudo observou estrelas a ionizar gás com os seus fotões no interior da galáxia.

“No CGM, o gás está a ser aquecido por algo diferente das condições típicas do interior das galáxias, o que provavelmente inclui o aquecimento das emissões difusas das galáxias coletivas do Universo e, possivelmente, alguma contribuição é devida a choques”, sublinha Nielsen.

“É esta mudança interessante que é importante e fornece algumas respostas à questão de saber onde termina uma galáxia”, adianta.

A descoberta foi possível graças ao Keck Cosmic Web Imager (KCWI) no telescópio Keck de 10 metros no Hawaii, que contém um espetrógrafo de campo integral e é um dos instrumentos mais sensíveis do seu género em funcionamento.

“Estas observações únicas requerem um céu muito escuro que só está disponível no Observatório Keck em Mauna Kea”, disse um dos autores do artigo, o Professor Associado de Swinburne Deanne Fisher.

Os cientistas do ASTRO 3D obtiveram acesso ao KCWI através da Universidade de Swinburne.

“A parceria da Swinburne com o Observatório W. M. Keck permitiu à nossa equipa ultrapassar os limites do que é possível”, afirma outro autor, o Professor Associado Glenn Kacprzak. “O KCWI mudou realmente a forma como podemos agora medir e quantificar o gás difuso em torno das galáxias.”

Graças ao instrumento, em vez de fazer uma única observação que fornece um único espetro do gás na galáxia, os cientistas podem agora obter milhares de espectros simultaneamente com uma imagem do KCWI.

“É a primeira vez que conseguimos tirar uma fotografia desta auréola de matéria em torno de uma galáxia”, revela a Professora Emma Ryan-Weber, Diretora do ASTRO 3D.

O estudo acrescenta mais uma peça ao puzzle que é uma das grandes questões da astronomia e da evolução das galáxias – como é que as galáxias evoluem? Como é que obtêm o seu gás? Como é que processam esse gás? Para onde é que esse gás vai.

“O meio circungaláctico desempenha um papel enorme no ciclo desse gás”, diz Nielsen. “Assim, se conseguirmos compreender o aspeto do CGM em torno de galáxias de diferentes tipos – as que estão a formar estrelas, as que já não estão a formar estrelas e as que estão a transitar entre as duas – podemos observar diferenças neste gás, que podem conduzir a diferenças no interior das próprias galáxias, e as alterações neste reservatório podem estar a conduzir a alterações na própria galáxia”.

O estudo está diretamente relacionado com a missão do ASTRO 3D. “Ajuda-nos a compreender como as galáxias ganham massa ao longo do tempo”, sublinha o Professor Ryan-Weber.

As descobertas podem também ter implicações na forma como diferentes galáxias interagem e como podem ter impacto umas nas outras.

“É muito provável que os CGMs da nossa Via Láctea e de Andrómeda já se estejam a sobrepor e a interagir”, conclui Nielsen.