COMO AS GALáXIAS ESPIRAIS GANHAM FORMA

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Galáxias espirais são uma forma icônica. Eles são usados em logotipos de produtos e em todos os tipos de outros lugares. Nós até moramos em um. E embora possa parecer óbvio como eles obtêm sua forma, girando, esse não é o caso.

Os cientistas ainda estão intrigados com as galáxias espirais e como elas ganham forma, com braços elegantes cheios de estrelas. Os astrônomos que trabalham com a SOFIA, o Observatório Estratosférico de Astronomia Infravermelha, estão estudando qual o papel que os campos magnéticos desempenham ao observar galáxias espirais diferentes da nossa. Recentemente, os cientistas da SOFIA observaram a galáxia M77, também conhecida como NGC 1068, e apresentaram seus resultados em um novo estudo.

O novo estudo é intitulado “SOFIA / HAWC + traça os campos magnéticos no NGC 1068” e será publicado no Astrophysical Journal. O principal autor é Enrique Lopez-Rodriguez, cientista da Associação de Pesquisas Espaciais de Universidades do SOFIA Science Center no Ames Research Center da NASA.

"Os campos magnéticos são invisíveis, mas podem influenciar a evolução de uma galáxia", disse Lopez-Rodriguez em um comunicado à imprensa. "Temos um bom entendimento de como a gravidade afeta as estruturas galácticas, mas estamos apenas começando a aprender o papel que os campos magnéticos desempenham".

M77 é uma galáxia espiral a cerca de 47 milhões de anos-luz de distância. É uma galáxia espiral barrada, mesmo que a barra não possa ser vista sob luz visível. Possui um núcleo galáctico ativo, também não visto na luz visível, e hospeda um buraco negro supermassivo (SMBH) duas vezes mais massivo que o Sgr A *, o SMBH no centro da Via Láctea. M77 é maior que a Via Láctea: tem cerca de 85.000 anos-luz de raio e a Via Láctea é cerca de 53.000. M77 tem cerca de 300 bilhões de estrelas, enquanto a Via Láctea tem entre 250 bilhões e 400 bilhões.

M 77 é a galáxia espiral de grande design mais próxima, com um núcleo galáctico ativo brilhante (AGN) e uma explosão estelar circunuclear luminosa.

Os braços espirais de M 77 estão cheios de áreas de intensa formação estelar chamada explosão de estrelas. Linhas invisíveis de campo magnético seguem de perto os braços espirais, embora nossos olhos não possam vê-los. Mas a SOFIA pode, e sua existência apóia uma teoria amplamente aceita que explica como essas armas obtêm sua forma. É chamado de "teoria das ondas de densidade".

Antes de a teoria das ondas de densidade ser desenvolvida em meados da década de 1960, havia problemas para explicar os braços espirais em uma galáxia. De acordo com o "problema do enrolamento", os braços espirais desapareceriam após apenas algumas órbitas e seriam indistinguíveis do resto da galáxia.

Aqui está um vídeo rápido que mostra o problema do enrolamento.

A teoria das ondas de densidade diz que os braços são separados das estrelas, gás e poeira que viajam através das ondas de densidade. Os braços são a parte visível das próprias ondas de densidade e as estrelas entram e saem das ondas. Portanto, os braços não são estruturas permanentes feitas de estrelas, mesmo que seja assim.

Aqui está um pequeno vídeo mostrando como as ondas de densidade criam braços espirais nas galáxias.

As observações da SOFIA mostram que as linhas do campo magnético se estendem por todo o braço, a uma distância de 24.000 anos-luz. Segundo o estudo, as forças gravitacionais que ajudaram a criar a forma espiral da galáxia estão comprimindo os campos magnéticos, o que apóia a teoria das ondas de densidade.

"Esta é a primeira vez que vimos campos magnéticos alinhados em escalas tão grandes com o atual nascimento estelar nos braços espirais", disse Lopez-Rodriquez. "É sempre emocionante ter evidências observacionais que apóiam as teorias".

Linhas de campo magnético nas galáxias são muito difíceis de observar, e o mais novo instrumento da SOFIA torna isso possível. Chama-se HAWC +, ou Câmera de Banda Larga Aerotransportada de Alta Resolução. O HAWC + trabalha no infravermelho distante para observar grãos de poeira, alinhados perpendicularmente às linhas do campo magnético em M77. Isso permite que os astrônomos deduzam a forma e a direção do campo magnético subjacente.

Há muita interferência em potencial no M 77, como luz visível dispersa e radiação de partículas de alta energia, mas o infravermelho distante não é afetado por elas. A capacidade da SOFIA de ver no comprimento de onda de 89 mícrons permite ver claramente os grãos de poeira. O HAWC + também é um polarímetro de imagem, um dispositivo que mede e interpreta a energia eletromagnética polarizada.

Este estudo trata apenas de uma única galáxia de braço espiral, portanto, há mais trabalho a ser feito. Não está claro como as linhas do campo magnético podem desempenhar um papel na estrutura de outras galáxias, incluindo irregulares. Mas parece que essa equipe desenvolveu um método para estudar essas galáxias.

Como eles dizem na conclusão de seu trabalho: “Os resultados apresentados aqui, juntamente com nossos estudos anteriores da M 82 e NGC 253 (Jones et al. 2019), fornecem evidências de que a polarimetria FIR (Infravermelho Distante) pode ser uma ferramenta valiosa. para estudar a estrutura do campo magnético em galáxias externas, particularmente em regiões de alta profundidade óptica. ”