Uma equipe internacional de astrônomos [2] conseguiu medir com alta precisão as velocidades de um grande número de nebulosas planetárias [3] no espaço intergalático dentro do grupo de galáxias Virgo. Para isso, eles usaram o espectrógrafo FLAMES altamente eficiente [4] no Very Large Telescope do ESO no Observatório Paranal (Chile).
Essas estrelas nebulosas planetárias flutuando livremente no espaço aparentemente vazio entre as galáxias de grandes aglomerados podem ser usadas como "sondas" das forças gravitacionais que atuam dentro desses aglomerados. Eles traçam as massas, visíveis e invisíveis, dentro dessas regiões. Isso, por sua vez, permite que os astrônomos estudem a história da formação dessas grandes estruturas limitadas no universo.
As medidas precisas de velocidade de 40 dessas estrelas confirmam a visão de que Virgem é um aglomerado de galáxias altamente não uniforme, constituído por várias subunidades que ainda não tiveram tempo de se equilibrar. Esses novos dados mostram claramente que o aglomerado de galáxias de Virgem ainda está em desenvolvimento.
Eles também provam pela primeira vez que uma das galáxias brilhantes da região examinada, Messier 87, tem um halo muito extenso de estrelas, atingindo pelo menos 65 kpc. Isso é mais do que o dobro do tamanho da nossa galáxia, a Via Láctea.
Um jovem aglomerado
A uma distância de aproximadamente 50 milhões de anos-luz, o Virgo Cluster é o aglomerado de galáxias mais próximo. Ele está localizado na constelação zodiacal de Virgem (Virgem) e contém muitas centenas de galáxias, variando de galáxias e espirais elípticas gigantes e maciças como a nossa Via Láctea a galáxias anãs, centenas de vezes menores que seus grandes irmãos. O astrônomo francês Charles Messier entrou com 16 membros do aglomerado de Virgem em seu famoso catálogo de nebulosas. Uma imagem do núcleo do cluster obtida com a câmera Wide Field Imager no Observatório ESO La Silla foi publicada no ano passado como PR Photo 04a / 03.
Acredita-se que aglomerados de galáxias tenham se formado por um longo período de tempo pela montagem de entidades menores, através da forte atração gravitacional da matéria escura e luminosa. O aglomerado de Virgem é considerado um aglomerado relativamente jovem, porque estudos anteriores revelaram pequenos “sub-aglomerados de galáxias” em torno das principais galáxias Messier 87, Messier 86 e Messier 49. Esses sub-aglomerados ainda precisam se fundir para formar um denso e denso aglomerado de galáxias mais suave.
Observações recentes mostraram que o espaço chamado "intracluster", a região entre galáxias em um aglomerado, é permeado por uma "população intracluster de estrelas" esparsa, que pode ser usada para estudar em detalhes a estrutura do aglomerado.
Andarilhos cósmicos
As primeiras descobertas de estrelas intracluster no cluster de Virgem foram feitas por acaso pela astrônoma italiana Magda Arnaboldi (Observatório de Torino, Itália) e seus colegas, em 1996. Para estudar os halos estendidos de galáxias no cluster de Virgem, com o ESO New Telescópio Tecnológico em La Silla, eles procuraram objetos conhecidos como "nebulosas planetárias" [3].
Nebulosas planetárias (PNe) podem ser detectadas a grandes distâncias de suas fortes linhas de emissão. Essas linhas de emissão estreitas também permitem uma medida precisa de suas velocidades radiais. As nebulosas planetárias podem assim servir para investigar os movimentos das estrelas nas regiões halo de galáxias distantes.
Em seu estudo, os astrônomos encontraram várias nebulosas planetárias aparentemente não relacionadas a galáxias, mas se movendo no campo de gravidade de todo o aglomerado. Esses “peregrinos” pertenciam a uma população intracluster recém-descoberta de estrelas.
Desde essas primeiras observações, várias centenas desses andarilhos foram descobertos. Eles devem representar a ponta do iceberg de uma enorme população de estrelas que pululam entre as galáxias nesses enormes aglomerados. De fato, como as nebulosas planetárias são o estágio final de estrelas comuns de baixa massa - como o nosso Sol - elas são representativas da população estelar em geral. E como as nebulosas planetárias têm vida curta (algumas dezenas de milhares de anos - uma explosão nas escalas de tempo astronômicas), os astrônomos podem estimar que uma estrela em cerca de 8.000 milhões de estrelas do tipo solar é visível como uma nebulosa planetária a qualquer momento. Portanto, deve haver um número comparável de estrelas entre galáxias como nas próprias galáxias. Mas, como são diluídos em um volume tão grande, dificilmente são detectáveis.
Como essas estrelas são predominantemente antigas, a explicação mais provável para sua presença no espaço intracluster é que elas se formaram dentro de galáxias individuais, que foram subsequentemente despidas de muitas de suas estrelas durante encontros próximos com outras galáxias durante os estágios iniciais da formação de aglomerados. Essas estrelas "perdidas" foram então dispersas no espaço intracluster, onde agora as encontramos.
Assim, as nebulosas planetárias podem fornecer um controle exclusivo sobre o número, tipo de estrelas e movimentos em regiões que podem abrigar uma quantidade substancial de massa. Seus movimentos contêm o registro fóssil da história da interação da galáxia e a formação do aglomerado de galáxias.
Medindo a velocidade das estrelas que estão morrendo
A equipe internacional de astrônomos [2] fez um estudo detalhado dos movimentos das nebulosas planetárias no aglomerado de Virgem, a fim de determinar sua estrutura dinâmica e compará-la com simulações numéricas. Para esse objetivo, eles realizaram um programa de pesquisa desafiador, destinado a confirmar candidatos nebulosas planetárias intracluster que encontraram anteriormente e medir suas velocidades radiais em três regiões diferentes (“campos de pesquisa”) no núcleo do cluster Virgo.
Isso está longe de ser uma tarefa fácil. A emissão na principal linha de emissão de oxigênio de uma nebulosa planetária em Virgem é comparável à de uma lâmpada de 60 watts a uma distância de cerca de 6,6 milhões de quilômetros, cerca de 17 vezes a distância média à Lua. Além disso, as amostras de nebulosas planetárias intracluster são escassas, com apenas algumas dezenas de nebulosas planetárias em um quarto de quarto de campo quadrado do céu - aproximadamente do tamanho da Lua. As observações espectroscópicas requerem, portanto, telescópios e espectrógrafos de 8 metros com um grande campo de visão. Os astrônomos tiveram, portanto, de confiar no espectrógrafo FLAMES-GIRAFFE no VLT [4], com sua resolução espectral relativamente alta, seu campo de visão de 25 arcmin e a possibilidade de capturar até 130 espectros de cada vez.
Os astrônomos estudaram um total de 107 estrelas, entre as quais se acreditava que 71 eram genuínas candidatas planetárias intracluster. Eles observaram entre 21 e 49 objetos simultaneamente por cerca de 2 horas por campo. As três partes do núcleo de Virgem pesquisadas contêm várias galáxias brilhantes (Messier 84, 86, 87 e NGC 4388) e um grande número de galáxias menores. Eles foram escolhidos para representar diferentes entidades do cluster.
As medidas espectroscópicas podem confirmar a natureza intracluster de 40 das nebulosas planetárias estudadas. Eles também forneceram uma riqueza de conhecimentos sobre a estrutura dessa parte do cluster de Virgem.
Em construção
No primeiro campo perto de Messier 87 (M87), os astrônomos mediram uma velocidade média próxima a 1250 km / se uma dispersão bastante pequena em torno desse valor. A maioria das estrelas neste campo está, portanto, fisicamente ligada à galáxia brilhante M87, da mesma forma que a Terra está ligada ao Sol. Magda Arnaboldi explica: “Este estudo levou à descoberta notável de que o Messier 87 possui um halo estelar em equilíbrio dinâmico aproximado de pelo menos 65 kpc, ou mais de 200.000 anos-luz. Isso é mais do que o dobro do tamanho da nossa própria galáxia, a Via Láctea, e não era conhecido antes. ”
A dispersão de velocidade observada no segundo campo, que está longe das galáxias brilhantes, é maior que no primeiro por um fator quatro. Essa dispersão muito grande, indicando estrelas se movendo em direções muito díspares em velocidades diferentes, também nos diz que esse campo provavelmente contém muitas estrelas intracluster cujos movimentos são pouco influenciados por galáxias grandes. Os novos dados sugerem como uma possibilidade tentadora que essa população intracluster de estrelas possa ser a sobra da ruptura de pequenas galáxias à medida que orbitam M87.
A distribuição de velocidade no terceiro campo, como deduzida dos espectros do FLAMES, é novamente diferente. As velocidades mostram subestruturas relacionadas às grandes galáxias Messier 86, Messier 84 e NGC 4388. Muito provavelmente, a grande maioria de todas essas nebulosas planetárias pertence a um halo muito extenso em torno de Messier 84.
Ortwin Gerhard (Universidade de Basileia, Suíça), membro da equipe, está emocionado: “Juntas, essas medições de velocidade confirmam a visão de que o Virgo Cluster é um aglomerado de galáxias altamente não uniforme e descontraído, composto por várias subunidades. Com o espectrógrafo FLAMES, conseguimos observar os movimentos no Cluster de Virgem, no momento em que suas subunidades ainda estão se unindo. E é certamente uma visão que vale a pena ver! ”
Mais Informações
Os resultados apresentados neste press release do ESO são baseados em um artigo de pesquisa (“As distribuições de velocidade da linha de visão das nebulosas planetárias intracluster no núcleo do cluster de Virgo” de M. Arnaboldi et al.) Que acaba de aparecer na revista de pesquisa Astrophysical Journal Letters vol. 614, p. 33
Notas
[1]: O comunicado de imprensa da Universidade de Basileia sobre este tópico está disponível em http://www.zuv.unibas.ch/uni_media/2004/20041022virgo.html.
[2]: Os membros da equipe são Magda Arnaboldi (INAF, Osservatorio di Pino Torinese, Itália), Ortwin Gerhard (Instituto de Astronomia da Universidade de Basileia, Suíça), Alfonso Aguerri (Instituto de Astrofísica de Canárias, Espanha), Kenneth C. Freeman (Observatório Mount Stromlo, ACT, Austrália), Nicola Napolitano (Instituto Astronômico Kapteyn, Holanda), Sadanori Okamura (Departamento de Astronomia, Universidade de Tóquio, Japão) e Naoki Yasuda (Instituto de Pesquisa em Raios Cósmicos, Universidade de Tóquio, Japão).
[3]: Nebulosas planetárias são estrelas parecidas com o Sol em sua fase final de morte, durante a qual elas ejetam suas camadas externas no espaço circundante. Ao mesmo tempo, eles revelam seu núcleo estelar pequeno e quente, que aparece como uma "estrela anã branca". O envelope ejetado é iluminado e aquecido pelo núcleo estelar e emite fortemente em linhas de emissão características de vários elementos, notadamente oxigênio (nos comprimentos de onda 495,9 e 500,7 nm). Seu nome deriva do fato de que alguns desses objetos próximos, como a “Nebulosa do Haltere” (veja ESO PR Foto 38a / 98), se assemelham aos discos dos planetas gigantes do sistema solar quando vistos com pequenos telescópios.
[4]: FLAMES, o espectrógrafo de múltiplos elementos de matriz grande e fibra, é instalado no telescópio da unidade VLT KUEYEN de 8,2 m. É capaz de observar os espectros de um grande número de objetos individuais fracos (ou pequenas áreas do céu) simultaneamente e cobre um campo celeste de não menos de 25 arcmin de diâmetro, ou seja, quase tão grande quanto a Lua cheia. É o resultado de uma colaboração entre o ESO, o Observatório de Paris-Meudon, o Observatório de Genebra? Lausanne e o Observatório Anglo Australiano (AAO).
Fonte original: Comunicado de imprensa do ESO
