Este artigo é um post convidado por Anna Ho, que atualmente está pesquisando estrelas na Via Láctea por meio de uma bolsa de estudos Fulbright de um ano no Instituto Max Planck de Astronomia (MPIA) em Heidelberg, Alemanha.
Na Via Láctea, uma média de sete novas estrelas nascem a cada ano. Na distante galáxia GN20, uma média surpreendente de 1.850 novas estrelas nascem a cada ano. "Como", você pode perguntar, indignado em nome de nossa casa galáctica, "o GN20 gerencia 1.850 novas estrelas no tempo que a Via Láctea leva para conseguir uma?"
Para responder a isso, idealmente daríamos uma olhada detalhada nos viveiros estelares no GN20 e um olhar detalhado nos viveiros estelares da Via Láctea, e veríamos o que torna o primeiro muito mais produtivo do que o último.
Mas o GN20 está simplesmente muito longe para uma visão detalhada.
Esta galáxia é tão distante que sua luz levou doze bilhões de anos para alcançar nossos telescópios. Para referência, a própria Terra tem apenas 4,5 bilhões de anos e acredita-se que o próprio universo tenha cerca de 14 bilhões de anos. Como a luz leva tempo para viajar, olhar para o espaço significa olhar para o passado, então o GN20 não é apenas uma galáxia distante, mas também uma galáxia muito antiga. E, até recentemente, a visão dos astrônomos sobre essas galáxias antigas e distantes estava embaçada.
Considere o que acontece quando você tenta carregar um vídeo com uma conexão lenta à Internet ou quando baixa uma imagem de baixa resolução e depois a estica. A imagem está pixelizada. O que antes era o rosto de uma pessoa se transforma em alguns quadrados: alguns quadrados marrons para cabelos, alguns quadrados cor de rosa para o rosto. A imagem de baixa definição torna impossível ver detalhes: os olhos, o nariz, a expressão facial.
Um rosto tem muitos detalhes e uma galáxia tem muitos viveiros estelares variados. Mas uma resolução ruim, resultado simplesmente do fato de que galáxias antigas como a GN20 são separadas de nossos telescópios por vastas distâncias cósmicas, forçou os astrônomos a desfocar todas essas informações ricas em um único ponto.
A situação é completamente diferente aqui em casa, na Via Láctea. Os astrônomos foram capazes de examinar profundamente os viveiros estelares e testemunhar o nascimento estelar com detalhes impressionantes. Em 2006, o Telescópio Espacial Hubble realizou esta ação sem precedentes e detalhada de nascimento estelar no coração da Nebulosa de Orion, um dos mais famosos viveiros estelares da Via Láctea:
Existem mais de 3.000 estrelas nesta imagem: Os pontos brilhantes são estrelas recém-nascidas que surgiram recentemente de seus casulos. Casulos estelares são feitos de gás: milhares desses casulos de gás ficam aninhados em imensos viveiros cósmicos, ricos em gás e poeira. A região central dessa imagem do Hubble, envolto pelo que parece uma bolha, é tão clara e brilhante porque as estrelas massivas expulsaram a poeira e o gás de onde foram forjadas. Majestosos viveiros estelares estão espalhados por toda a Via Láctea, e os astrônomos têm sido muito bem-sucedidos em revelá-los, a fim de entender como as estrelas são feitas.
Observar berçários aqui em casa e em galáxias relativamente próximas permitiu aos astrônomos dar grandes saltos na compreensão do nascimento estelar em geral: e, em particular, o que torna um berçário ou uma região de formação de estrelas "melhor" na construção de estrelas do que outra. A resposta parece ser: quanto gás existe em uma região específica. Mais gás, taxa mais rápida de nascimento de estrelas. Essa relação entre a densidade do gás e a taxa de nascimento estelar é chamada de Lei Kennicutt-Schmidt. Em 1959, o astrônomo holandês Maarten Schmidt levantou a questão de como exatamente o aumento da densidade de gases influencia o nascimento de estrelas e, quarenta anos depois, em uma ilustração de como os diálogos científicos podem durar décadas, seu colega americano Robert Kennicutt usou dados de 97 galáxias para respondê-lo. .
A compreensão da lei de Kennicutt-Schmidt é crucial para determinar como as estrelas se formam e até como as galáxias evoluem. Uma questão fundamental é se existe uma regra que governa todas as galáxias ou se uma regra governa nossa vizinhança galáctica, mas uma regra diferente governa galáxias distantes. Em particular, uma família de galáxias distantes conhecidas como "galáxias de explosão estelar" parece conter viveiros particularmente produtivos. Dissecar essas fábricas estelares distantes e altamente eficientes significaria sondar galáxias como costumavam ser, lá perto do começo do universo.
Digite GN20. O GN20 é uma das galáxias mais brilhantes e produtivas dessas galáxias. Anteriormente um ponto pixelizado nas imagens dos astrônomos, o GN20 se tornou um exemplo de transformação na capacidade tecnológica.
Em dezembro de 2014, uma equipe internacional de astrônomos liderada pela Dra. Jacqueline Hodge do Observatório Nacional de Radioastronomia nos EUA e composta por astrônomos da Alemanha, Reino Unido, França e Áustria, conseguiu construir uma imagem sem precedentes e detalhada do viveiros estelares no GN20. Seus resultados foram publicados no início deste ano.
A chave é uma técnica chamada interferometria: observar um objeto com muitos telescópios e combinar as informações de todos os telescópios para construir uma imagem detalhada. A equipe do Dr. Hodge usou alguns dos interferômetros mais sofisticados do mundo: o Very Large Array (VLA) de Karl G. Jansky no deserto do Novo México e o Interferômetro Plateau de Bure (PdBI) a 2550 metros (8370 pés) acima do mar nível nos Alpes franceses.
Com os dados desses interferômetros e do Telescópio Espacial Hubble, eles transformaram o que costumava ser um ponto na seguinte imagem composta:
Esta é uma imagem colorida falsa, e cada cor representa um componente diferente da galáxia. O azul é a luz ultravioleta, capturada pelo Telescópio Espacial Hubble. Verde é um gás molecular frio, fotografado pelo VLA. E vermelho é poeira quente, aquecida pela formação de estrelas que está envolto, detectada pelo PdBI.
A separação de um pixel em muitos permitiu à equipe determinar que os viveiros de uma galáxia estelar como o GN20 são fundamentalmente diferentes daqueles de uma galáxia "normal" como a Via Láctea. Dada a mesma quantidade de gás, o GN20 pode produzir mais estrelas do que a Via Láctea. Ele simplesmente não tem mais matéria-prima: é mais eficiente na criação de estrelas.
Atualmente, esse tipo de estudo é único no caso extremo do GN20. No entanto, será mais comum a nova geração de interferômetros, como o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA).
Localizado a 5.000 metros (16.000 pés) de altura nos Andes chilenos, o ALMA está pronto para transformar a compreensão dos astrônomos sobre o nascimento estelar. Telescópios de última geração estão permitindo que os astrônomos façam o tipo de ciência detalhada com galáxias distantes - galáxias antigas do universo primitivo - que antes se pensava serem possíveis apenas para a vizinhança local. Isso é crucial na busca científica por leis físicas universais, pois os astrônomos são capazes de testar suas teorias além de nossa vizinhança, no espaço e no tempo.
