Os astrônomos pesquisando dados da sonda Gaia da ESA descobriram o que chamam de galáxia fantasma. A galáxia, chamada Antlia 2 (Ant 2), é uma galáxia anã de densidade extremamente baixa que foi formada nos primeiros dias do universo. E está sendo despojado de sua massa pelas forças das marés da Via Láctea.
Esta galáxia fantasma tem se escondido à vista desde o começo. Sua baixa densidade dificultou a detecção e a localização. Está escondido atrás da capa do disco da Via Láctea, em uma área conhecida pelos astrônomos como a “Zona de Evitação” (ZOA). Mas é enorme: é do mesmo tamanho que a Grande Nuvem de Magalhães e um terço do tamanho da Via Láctea. .
Uma equipe internacional de astrônomos encontrou a Ant 2 durante o segundo lançamento de dados da sonda Gaia. Eles estavam procurando galáxias anãs perto da Via Láctea, procurando estrelas RR Lyrae. RR Lyrae são estrelas variáveis usadas como velas padrão. São estrelas velhas e pobres em metal, geralmente encontradas em galáxias anãs; portanto, se você encontrar estrelas RR Lyrae, provavelmente encontrou uma galáxia anã.
Em alguns aspectos, a Ant 2 é como outras galáxias anãs. Todas as galáxias, incluindo galáxias anãs como esta, são formadas em associação com a matéria escura. Como o nome deixa claro, os anões são menores e têm menos estrelas do que outras galáxias. Uma galáxia anã pode ter apenas cem milhões de estrelas, talvez até alguns bilhões. Eles estão empoeirados por nossa própria galáxia da Via Láctea, que tem entre 200 e 400 bilhões de estrelas.
“Este é um fantasma de uma galáxia. Objetos tão difusos quanto a Ant 2 simplesmente não foram vistos antes. ” - Gabriel Torrealba, autor principal.
As estrelas de uma galáxia anã também são diferentes das estrelas de outras galáxias. As galáxias anãs foram algumas das primeiras estruturas a se formar no universo, então suas estrelas são mais velhas e pobres em metais. Eles foram formados nos primeiros dias, antes que gerações sucessivas de estrelas tivessem semeado o universo com metais.
Muitas galáxias anãs estão sujeitas às marés gravitacionais das galáxias maiores próximas a elas, e a Ant 2 não é exceção. Eles são vistos frequentemente sendo atraídos para galáxias maiores e destruídos por essas interações. Isso pode resultar em fusões de galáxias, e é isso que pode estar acontecendo com a Ant 2.
Mas a galáxia fantasma Ant 2 difere de outros anões. Dá muito pouca luz. Comparada a outra das galáxias satélites da Via Láctea, a Grande Nuvem de Magalhães, é 10.000 vezes mais fraca. Dependendo de como você olha, é grande demais para sua luminosidade ou muito fraca para seu tamanho.
"Este é o fantasma de uma galáxia", disse Gabriel Torrealba, principal autor do artigo. “Objetos tão difusos quanto a Ant 2 simplesmente não foram vistos antes. Nossa descoberta só foi possível graças à qualidade dos dados de Gaia. ”
A missão Gaia da ESA produziu o catálogo de estrelas mais rico até o momento, incluindo medições de alta precisão de quase 1,7 bilhões de estrelas. Ele revelou detalhes inéditos da nossa galáxia, e mostrou como a Via Láctea se formou ao se fundir com outra galáxia há 10 bilhões de anos. No início deste ano, o segundo lançamento de dados de Gaia disponibilizou novos detalhes de estrelas da Via Láctea para cientistas em todo o mundo, e tem sido um tesouro para os astrônomos, incluindo a equipe por trás da galáxia fantasma.
A equipe de astrônomos por trás do estudo é de Taiwan, Reino Unido, EUA, Austrália e Alemanha. Eles estavam pesquisando o segundo lançamento de dados de Gaia em busca de estrelas RR Lyrae, na esperança de encontrar mais galáxias anãs. Essas estrelas antigas possuem pulsos de brilho bem compreendidos que duram meio dia, por isso são muito úteis.
"RR Lyrae foi encontrado em todos os satélites anões conhecidos; portanto, quando encontramos um grupo deles sentado acima do disco galáctico, não ficamos totalmente surpresos", disse o co-autor Vasily Belokurov, do Instituto de Astronomia de Cambridge. "Mas quando olhamos mais de perto a localização deles no céu, descobrimos algo novo, pois nenhum objeto identificado anteriormente apareceu em nenhum dos bancos de dados que pesquisamos".
"Estamos nos perguntando se esta galáxia é apenas a ponta de um iceberg, e a Via Láctea está cercada por uma grande população de anões quase invisíveis semelhantes a esta." - co-autor Matthew Walker, Universidade Carnegie Mellon.
A equipe notificou seus colegas no telescópio anglo-australiano (AAT) na Austrália. Sob um cronograma apertado, os astrônomos da AAT mediram os espectros de mais de 100 estrelas gigantes vermelhas na galáxia fantasma. Esses espectros forneceram a confirmação de que a equipe precisava.
Os espectros mostraram que todas as estrelas estavam se movendo juntas. A Formiga 2 nunca chega muito perto da Via Láctea, permanecendo sempre a pelo menos 130.000 anos-luz de distância. Os pesquisadores também foram capazes de obter a massa da galáxia, que era muito menor do que o esperado para um objeto de seu tamanho.
"A explicação mais simples de por que a Ant 2 parece ter tão pouca massa hoje em dia é que ela está sendo desmontada pelas marés galácticas da Via Láctea", disse o co-autor Sergey Koposov da Universidade Carnegie Mellon. "O que permanece inexplicável, no entanto, é o tamanho gigante do objeto. Normalmente, como as galáxias perdem massa para as marés da Via Láctea, elas encolhem, não crescem.
Então a Ant 2 é um mistério para os astrônomos. É muito grande para algo com uma massa tão baixa. A remoção de massa não pode aumentar a galáxia fantasma; isso não faz sentido. Deve haver outro motivo para aumentar de tamanho e perder massa, mas até agora ninguém sabe. Nossas teorias atuais de formação de galáxias não prevêem objetos como a Ant 2.
Uma linha de especulação sugere que a formação de estrelas muito vigorosa no interior da Ant 2 pode fazer com que ela se expanda enquanto a Via Láctea rouba sua massa. Ventos estelares e explosões de supernovas podem afastar o gás não utilizado, enfraquecendo a gravidade que liga a galáxia e permitindo que a matéria escura à qual ela está associada se expanda. Mas isso não está provado.
"Mesmo que a formação estelar possa remodelar a distribuição de matéria escura na Ant 2, ela deve ter agido com eficiência sem precedentes", disse o co-autor Jason Sanders, também de Cambridge.
Outra linha de especulação envolve a própria matéria escura, talvez outro tipo de matéria escura. A teoria atual prevê que a matéria escura se acumula firmemente no centro das galáxias. Mas a natureza difusa e difundida da Ant 2 pode significar que um tipo de matéria escura que não se agrupa tão facilmente está funcionando. Como a equipe afirma em seu artigo, "a origem desse núcleo pode ser consistente com um feedback agressivo ou até exigir alternativas à matéria escura fria (como bósons ultraleves)".
"Comparado com o resto dos 60 satélites da Via Láctea, o Ant 2 é um jogo estranho", disse o co-autor Matthew Walker, também da Universidade Carnegie Mellon. "Estamos nos perguntando se esta galáxia é apenas a ponta de um iceberg, e a Via Láctea está cercada por uma grande população de anões quase invisíveis semelhantes a esta."
Encontrar uma galáxia fantasma excêntrica como a Ant 2 é desconcertante, mas não foi totalmente inesperado. À medida que os métodos de detecção se tornaram mais sensíveis, foram encontradas galáxias satélites mais escuras. Provavelmente era apenas uma questão de tempo até que um fosse encontrado aqui, no ZOA. Mas se é o único que encontramos ou se deparamos com o primeiro de muitos graças ao poder da sonda Gaia ainda é uma questão em aberto. De qualquer maneira, está fazendo os astrônomos repensarem suas teorias mais viáveis.
- Comunicado de imprensa da Universidade de Cambridge: "Gaia vê uma galáxia" fantasma "ao lado"
- Artigo de pesquisa: “O gigante oculto: descoberta de um enorme satélite anão galáctico em Gaia DR2”
- Página da ESA Gaia
- Wikipedia: RR Lyrae Estrelas
