Bem-vindo de volta à Messier Monday! Hoje, continuamos em nossa homenagem à nossa querida amiga Tammy Plotner, observando a “Galáxia Fantasma” conhecida como Messier 74!
Durante o século 18, o famoso astrônomo francês Charles Messier notou a presença de vários "objetos nebulosos" enquanto examinava o céu noturno. Originalmente confundindo esses objetos com cometas, ele começou a catalogá-los para que outros não cometessem o mesmo erro. Hoje, a lista resultante (conhecida como Catálogo Messier) inclui mais de 100 objetos e é um dos catálogos mais influentes de Objetos do Espaço Profundo.
Um desses objetos é a galáxia espiral conhecida como Messier 74 (também conhecida como Galáxia Fantasma), que aparece de frente para os observadores da Terra. Localizada a cerca de 30 milhões de anos-luz da Terra, na direção da constelação de Peixes, esta galáxia mede cerca de 95.000 anos-luz de diâmetro (quase do tamanho da Via Láctea) e abriga cerca de 100 bilhões de estrelas.
Descrição:
Esta bela galáxia é um protótipo de uma galáxia Sc de design amplo e está entre as primeiras "Nebulosas em Espiral" reconhecidas por Lord Rosse. Localizado a cerca de 30 a 40 milhões de anos-luz de distância, está lentamente se afastando ainda mais, a uma velocidade de 793 quilômetros por segundo. Sua beleza se estende por cerca de 95.000 anos-luz, aproximadamente do mesmo tamanho da Via Láctea e seus braços espirais se estendem por mais de 1000 anos-luz.
Dentro desses braços existem aglomerados de jovens estrelas azuis e nebulosas gasosas difusas de cor rosada chamadas regiões H II, onde a formação de estrelas está ocorrendo. Por que uma beleza tão grande? As chances são de que as ondas de densidade varrem o disco gasoso de M74, provavelmente induzidas pela interação gravitacional com galáxias vizinhas. Como B. Kevin Edgar explicou:
“É descrito um método numérico que é projetado especificamente para tratar a dinâmica de um disco gasoso infinitesimalmente rotativo. O método é baseado no Método Parabólico por Partes (PPM), uma extensão de ordem superior do método de Godunov. Forças gravitacionais representando uma onda linear de densidade espiral no componente estelar de uma galáxia estão incluídas. O cálculo é euleriano e é realizado em um quadro de referência de rotação uniforme usando coordenadas polares planas. As equações são formuladas em uma forma exata de perturbação para eliminar explicitamente todos os termos grandes e opostos que representam o equilíbrio da força no estado simétrico do eixo, imperturbado, permitindo o cálculo exato de pequenas perturbações. O método é ideal para o estudo da resposta gasosa a uma onda de densidade espiral em uma galáxia em disco. Um modelo hidrodinâmico bidimensional em série é calculado para testar a resposta gravitacional de um disco gasoso uniforme, isotérmico e sem massa a uma perturbação gravitacional em espiral imposta. Os parâmetros que descrevem a distribuição de massa, as propriedades de rotação e a onda espiral são baseados na galáxia NGC 628. As soluções apresentam choques dentro e fora da co-rotação, esgotando a região em torno da co-rotação. A taxa na qual esta região é esgotada depende fortemente da força da perturbação espiral imposta. Perturbações potenciais de 10% ou mais produzem grandes entradas radiais. O tempo necessário para que o gás caia na ressonância Linblad interna nesses modelos é apenas uma pequena fração do tempo do Hubble. A evolução rápida implícita sugere que se as galáxias existem com perturbações tão grandes, o gás deve ser reabastecido de fora da galáxia ou as perturbações devem ser transitórias. Dentro da co-rotação com o padrão espiral, a perda de momento angular pelo gás aumenta o momento angular das estrelas, reduzindo a amplitude das ondas. ”
O que mais está escondido dentro? Então dê uma olhada com olhos de raio-x. Como Roberto Soria (et al) indicou em seu estudo de 2002:
“A galáxia espiral frontal M74 (NGC 628) foi observada por XMM-Newton em 2 de fevereiro de 2002. No total, 21 fontes são encontradas no interior 5 'do núcleo (após a rejeição de algumas fontes associadas às estrelas do primeiro plano) . As proporções de dureza sugerem que cerca da metade delas pertence à galáxia. A extremidade de luminosidade mais alta da função de luminosidade é ajustada por uma lei de potência da inclinação -0,8. Isso pode ser interpretado como evidência de formação contínua de estrelas, em analogia com as distribuições encontradas em discos de outras galáxias do tipo tardio. Uma comparação com observações anteriores de Chandra revela um novo transiente de raios X ultraluminoso (LX ~ 1,5 × 1039 ergs s-1 na faixa de 0,3-8 keV) a cerca de 4 ′ ao norte do núcleo. Encontramos outra fonte transitória brilhante (LX ~ 5 × 1038 ergs s-1) a cerca de 5 ′ a noroeste do núcleo. Os correspondentes UV e raios X do SN 2002ap também são encontrados nesta observação XMM-Newton; a taxa de dureza da contraparte de raios-X sugere que a emissão provém da matéria circunstelar chocada. ”
No caso de Messier 74, nada é chocante - incluindo suas ondas de densidade espiral. Como Sakhibov e Smirnov explicaram em um estudo de 2004:
“O perfil radial da taxa de formação de estrelas (SFR) na galáxia NGC 628 é mostrado como modulado por uma onda de densidade espiral. O perfil radial da velocidade de entrada de gás no braço espiral é semelhante à distribuição radial da densidade da superfície do SFR. A posição da ressonância de corotação é determinada juntamente com outros parâmetros da onda de densidade espiral através de uma análise de Fourier da distribuição azimutal das velocidades radiais observadas nas zonas anulares do disco do NGC 628. O perfil radial da densidade da superfície do O SFR é determinado usando a relação empírica SFR - tamanho linear para complexos de formação de estrelas (regiões HII gigantes) e medições das coordenadas, fluxos H alfa e tamanhos das regiões HII no NGC 628. ”
Estamos falando de regiões gigantescas de formação estelar, não é? E onde as estrelas se formam .... Estrelas morrem. Como na supernova! Como Elias Brinks (et al) indicou:
“A formação de estrelas massivas, geralmente em aglomerados de (super) estrelas, sua rápida evolução e subsequente desaparecimento como supernovas tem um grande impacto em seu entorno imediato. O efeito combinado de ventos estelares e supernovas, ocorrendo em rápida sucessão e em um pequeno volume, cria bolhas crescentes de gás coronal dentro do meio interestelar neutro (ISM) em galáxias irregulares em espiral e (anãs). Essas conchas em expansão, por sua vez, varrem e comprimem gás neutro, o que pode levar à formação de nuvens moleculares e ao aparecimento de formação de estrelas secundárias ou induzidas. As áreas de formação de estrelas perturbam o ISM circundante, de modo que, de forma mais "ativa", em termos de formação de estrelas, espera-se que a galáxia tenha um ISM mais heterogêneo. A taxa de formação de estrelas no NGC 628 é quatro vezes maior que no NGC 3184 e duas vezes maior que no NGC 6946, o que poderia explicar o maior número de orifícios HI encontrados nesta galáxia. Concluímos que os tamanhos dos furos HI variam de 80 pc (próximo ao limite de resolução) a 600 pc; as velocidades de expansão podem atingir 20 km s1; as idades estimadas são de 2,5 a 35 Myr e as energias envolvidas variam de 1050 a 3,5 x 105Z ergs. A quantidade de gás neutro envolvida é da ordem de 104 a 106 massas solares. ”
Massas enormes… Massas que às vezes… desaparecem ?? Como Justyn R. Maund e Stephen J. Smartt explicaram em um estudo de 2009:
“Usando imagens do Telescópio Espacial Hubble e do Telescópio Gemini, confirmamos o desaparecimento dos progenitores de duas supernovas tipo II (SNe) e avaliamos a presença de outras estrelas associadas a elas. Descobrimos que o progenitor do SN 2003gd, uma estrela supergigante M, não é mais observado no local do SN e determinamos seu brilho intrínseco usando técnicas de subtração de imagem. O progenitor de SN 1993J, uma estrela supergigante K, também não está mais presente, mas seu companheiro binário supergigante B ainda é observado. O desaparecimento dos progenitores confirma que essas duas supernovas foram produzidas por supergigantes vermelhos. ”
Maund e Smartt usaram uma técnica em que as imagens foram tiradas após o SN 2003gd desaparecer, e a estrela progenitora estava presumivelmente ausente e subtraída das imagens pré-explosão. Tudo o que sobrou na posição SN correspondia à estrela progenitora real. As observações de Gêmeos de 2003gd são mostradas na Figura 1, que compara as vistas pré e pós-supernova da região da galáxia progenitora da galáxia conhecida como M-74 ou NGC 628.
"Este é o primeiro progenitor supergigante vermelho de uma supernova normal do Tipo IIP que desapareceu e está na extremidade de massa baixa da escala para estrelas massivas explodirem como supernovas", disse Maund. "Então, finalmente confirma que uma previsão padrão de vários modelos de evolução estelar está correta".
Evoluindo? Pode apostar'. Messier 74 continua, apesar da idade, a crescer! Como ... como. Gusev (et al) indicou:
“A interpretação das propriedades observadas da população estelar jovem no NGC 628 é realizada com base na comparação dos dados de fotometria UBVRI de alta resolução de 127 regiões H-alfa da galáxia com a grade detalhada dos modelos evolutivos sintéticos dos sistemas estelares. A grade detalhada dos modelos evolutivos inclui 2 regimes de formação de estrelas (explosão instantânea e uma formação constante de estrelas), toda a gama de FMI (inclinação e limite superior de massa) e idade (de 1 Myr a 100 Myrs). A abundância química das regiões formadoras de estrelas foi determinada a partir de observações independentes. A solução do problema inverso de encontrar idade, regime de formação de estrelas, parâmetros do FMI e absorção de poeira nas regiões de formação de estrelas é produzida com o auxílio de um desvio de regularização funcional especial. As estimativas de avermelhamento estão correlacionadas com distâncias galactocêntricas das regiões formadoras de estrelas, em conformidade com um gradiente radial de abundância química derivado de observações independentes. A idade dos complexos de formação de estrelas também mostra uma tendência em função da composição química. ”
Então, exatamente onde esses grandes grupos de jovens estrelas vão sair e relaxar? Talvez ... Apenas talvez eles estejam tentando formar um bar da vizinhança. Um bar galáctico, é claro! Como M. S. Seigar, do Joint Astronomy Center, disse em um estudo de 2002:
“Obtivemos imagens das bandas I, J e K baseadas no solo da galáxia espiral, Messier 74 (NGC 628). Foi demonstrado que esta galáxia possui um anel circunuclear de formação estelar a partir de espectroscopia no infravermelho próximo da absorção de CO e imagem sub-milimétrica de emissão de CO. Acredita-se que anéis circunucleares de formação estelar existam apenas como resultado de um potencial de barra. Mostramos evidências de uma distorção oval fraca no centro de M 74. Usamos os resultados de Combes & Gerin (1985) para sugerir que esse potencial oval fraco é responsável pelo anel circunuclear de formação de estrelas observado em M 74. ”
História da Observação:
Esta impressionante galáxia espiral foi originalmente descoberta no final de setembro de 1780 por Pierre Mechain e depois obedientemente re-observada e registrada por Charles Messier em 18 de outubro de 1780.
"Nebulosa sem estrelas, perto da estrela Eta Piscium, vista por M. Mechain no final de setembro de 1780, e ele relata:" Esta nebulosa não contém nenhuma estrela; é bastante grande, muito obscuro e extremamente difícil de observar; pode-se reconhecê-lo com mais certeza em condições finas e geladas ”. M. Messier procurou e encontrou, como descreve M. Mechain: foi comparado diretamente com a estrela Eta Piscium. ”
Três anos depois, Sir William Herschel faria o possível para tentar resolver o que acreditava ser um aglomerado de estrelas - e retornar nos anos subsequentes, mesmo às custas de seu próprio equipamento.
“1799, 28 de dezembro, telescópio de 40 pés. Muito brilhante no meio, mas o brilho se limita a uma parte muito pequena e não é redonda; sobre o meio brilhante, há uma nebulosidade muito fraca em uma extensão considerável. A parte brilhante parece ser do tipo resolvível, mas meu espelho foi ferido por vapores condensados.
Para dar crédito a Sir William, ele foi o primeiro a resolver alguns dos muitos aglomerados de regiões de nascimentos estelares vistos em Messier 74, e os resultados de suas observações foram confirmados mais tarde por seu próprio filho.
John Herschel também veria manchas na estrutura do M74, mas Lord Rosse foi o primeiro a escolher a estrutura em espiral. Novamente, na época os astrônomos acreditavam que essas condensações eram estrelas individuais - uma observação passou até o tempo de Emil Dreyer, quando Messier 74 eventualmente se tornou um objeto do NGC.
Localizando Messier 74:
O M74 nem sempre é um objeto fácil e requer céus escuros e algumas fotos estelares. Tente começar em Alpha Arietis (Hamal) e faça uma linha mental entre ele e Beta - depois siga para Eta Piscium. Centralize seu buscador na Eta e mude a vista cerca de 1,5 graus a nordeste. Se preferir, você pode fazer isso enquanto olha através de uma ocular de amplo campo e baixa ampliação - que normalmente oferece um campo de visão de um grau.
Em um telescópio menor, a primeira coisa que você notará é o núcleo estelar do Messier 74. É por isso que muitas vezes os observadores têm dificuldade em localizá-lo! Acredite ou não, às vezes o movimento pode ajudá-lo a identificar coisas mais fracas; portanto, usar a ocular para localizá-la é o "truque do comércio" de um bom observador. Como essa galáxia espiral tem baixo brilho superficial, requer um céu relativamente bom - então tente sob muitas condições. Um pequeno telescópio revelará um halo empoeirado ao redor da região central, enquanto uma abertura maior revelará a estrutura em espiral. Binóculos grandes em condições de céu limpo podem fazer uma pequena névoa!
Estude você mesmo ... Quem sabe o que você pode descobrir!
Nome do objeto: Messier 74
Designações alternativas: M74, NGC 628
Tipo de objeto: Sc Spiral Galaxy
constelação: Peixes
Ascensão certa: 01: 36.7 (h: m)
Declinação: +15: 47 (graus: m)
Distância: 35000 (kly)
Brilho visual: 9,4 (mag)
Dimensão aparente: 10,2 × 9,5 (arco min)
Escrevemos muitos artigos interessantes sobre Messier Objects e aglomerados globulares aqui na Space Magazine. Aqui está a Introdução aos Objetos Messier de Tammy Plotner, M1 - A Nebulosa do Caranguejo, Observando o Foco - O que Aconteceu com Messier 71 ?, e os artigos de David Dickison sobre as Maratonas Messier de 2013 e 2014.
Não deixe de conferir nosso Catálogo Messier completo. E para obter mais informações, consulte o banco de dados SEDS Messier.
Fontes:
- NASA - Messier 74
- SEDS - Messier 74
- Objetos Messier - Messier 74: Phantom Galaxy
- Wikipedia - Messier 74
