Nas regiões mais extremas do universo, galáxias estão sendo mortas. Sua formação estelar está sendo desativada e os astrônomos querem saber o porquê.

O primeiro grande projeto liderado pelo Canadá em um dos principais telescópios do mundo espera fazer exatamente isso. O novo programa, chamado de pesquisa Virgo Environment Traced in Monóxido de Carbono (VERTICO), está investigando, em detalhes brilhantes, como as galáxias são mortas pelo meio ambiente.

Como principal investigador da VERTICO, lidero uma equipe de 30 especialistas que estão usando o Atacama Large Millimeter Array (ALMA) mapear o gás hidrogênio molecular, o combustível a partir do qual novas estrelas são feitas, em alta resolução em 51 galáxias em nosso aglomerado de galáxias mais próximo, chamado Cluster de Virgem.

Comissionado em 2013 a um custo de US $ 1,4 bilhão, O ALMA é uma variedade de antenas de rádio conectadas a uma altitude de 5.000 metros no deserto de Atacama, no norte do Chile. É uma parceria internacional entre Europa, Estados Unidos, Canadá, Japão, Coréia do Sul, Taiwan e Chile.

O maior projeto astronômico terrestre existente, o ALMA é o telescópio milimétrico de comprimento de onda mais avançado já construído e ideal para estudar as nuvens de denso gás frio das quais se formam novas estrelas, que não podem ser vistas usando luz visível.

Grandes programas de pesquisa do ALMA, como o VERTICO, são projetados para abordar questões científicas estratégicas que levarão a um grande avanço ou avanço no campo.

Clusters de galáxias

Onde as galáxias vivem no Universo e como elas interagem com o ambiente (o meio intergaláctico que as cerca) e entre si são importantes influências na capacidade de formar estrelas. Mas precisamente como esse chamado ambiente dita a vida e a morte das galáxias permanece um mistério.

Clusters de galáxias são os ambientes mais maciços e extremos do Universo, contendo muitas centenas ou mesmo milhares de galáxias.

Onde você tem massa, você também tem gravidade e as enormes forças gravitacionais presentes nos aglomerados aceleram as galáxias a grandes velocidades, geralmente milhares de quilômetros por segundo, e superaquecem o plasma entre galáxias a temperaturas tão altas que brilha com luz de raios-X.

No interior denso e inóspito desses aglomerados, as galáxias interagem fortemente com o ambiente e entre si. São essas interações que podem matar ou extinguir sua formação estelar.

A compreensão de quais mecanismos de extinção impedem a formação de estrelas e como eles o fazem é o foco principal da pesquisa da colaboração VERTICO.

O ciclo de vida das galáxias

À medida que as galáxias caem através de aglomerados, o plasma intergalático pode remover rapidamente seu gás em um processo violento chamado descascamento da pressão do ram. Quando você remove o combustível para a formação de estrelas, você efetivamente mata a galáxia, transformando-a em um objeto morto no qual nenhuma nova estrela é formada.

Além disso, a alta temperatura dos aglomerados pode parar o resfriamento de gás quente e a condensação nas galáxias. Nesse caso, o gás na galáxia não é removido ativamente pelo meio ambiente, mas é consumido à medida que forma estrelas.

Esse processo leva a um desligamento lento e inexorável da formação estelar, conhecida, de maneira mórbida, como fome ou estrangulamento.

Embora esses processos variem consideravelmente, cada um deles deixa uma impressão única e identificável no gás formador de estrelas da galáxia. Reunir essas impressões para formar uma imagem de como os aglomerados geram mudanças nas galáxias é um dos principais focos da colaboração da VERTICO.

Construindo em décadas de trabalho Para fornecer informações sobre como o ambiente impulsiona a evolução das galáxias, pretendemos adicionar uma nova peça crítica do quebra-cabeça.

Um estudo de caso ideal

O Cluster de Virgem é o local ideal para um estudo detalhado do meio ambiente. É o nosso aglomerado de galáxias massivo mais próximo e está em processo de formação, o que significa que podemos obter um instantâneo de galáxias em diferentes estágios de seus ciclos de vida. Isso nos permite construir uma imagem detalhada de como a formação de estrelas é interrompida nas galáxias de aglomerados.

Galáxias no aglomerado de Virgem foram observadas em quase todos os comprimentos de onda no espectro eletromagnético (por exemplo, rádio, ótico e ultravioleta luz), mas ainda não existem observações de gases formadores de estrelas (feitas em comprimentos de onda milimétricos) com a sensibilidade e resolução necessárias.

Como uma das maiores pesquisas de galáxias no ALMA até hoje, a VERTICO fornecerá mapas de alta resolução de gás hidrogênio molecular – o combustível bruto para a formação de estrelas – para 51 galáxias.

Com os dados do ALMA para essa grande amostra de galáxias, será possível revelar exatamente quais mecanismos de extinção, redução da pressão do aríete ou inanição estão matando galáxias em ambientes extremos e como.

Ao mapear o gás formador de estrelas nas galáxias, que são os exemplos de armas fumegantes de extinção por meio do ambiente, a VERTICO avançará nossa compreensão atual de como as galáxias evoluem nas regiões mais densas do Universo.

Toby Brown, Pós-doutorado em astrofísica, Universidade McMaster.

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