Esta é uma imagem do Telescópio Espacial Hubble, da NASA, da NGC 4449, uma das galáxias anãs do estudo Galaxies Losing Oxygen via Winds (GLOW, Galáxias que Perdem Oxigênio por Ventos). Os pesquisadores descobriram que as galáxias anãs conseguem reter apenas uma pequena fração do oxigênio produzido por suas estrelas.
O Telescópio Espacial Hubble, da NASA, acaba de revelar um mistério em nossa vizinhança cósmica. Em um artigo publicado na segunda-feira na The Astrophysical Journal, pesquisadores que usaram o Hubble estudaram 37 galáxias anãs próximas , pequenas galáxias que contêm de alguns milhares a centenas de milhões de estrelas , e constataram que grande parte do oxigênio que esperavam ver está ausente.
As simulações preveem que deveria haver significativamente mais oxigênio, um traçador de um conjunto mais amplo de elementos pesados, nessas galáxias. Então, para onde ele foi?
“O oxigênio é produzido por estrelas, que estão dentro das galáxias. Sabemos que o oxigênio precisou estar dentro das galáxias em algum momento do passado, então ele deve ter sido ejetado”, disse a coinvestigadora Grace Telford, professora assistente do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Utah. “E, para isso, é preciso energia de estrelas massivas e de explosões de supernovas para empurrar o material para fora das galáxias hospedeiras e para o espaço entre as galáxias.”
Segundo o novo estudo, os ventos galácticos liberados por supernovas aparentemente são mais eficazes em remover oxigênio de galáxias de baixa massa do que preveem os modelos atuais. As descobertas mostram que as galáxias anãs conseguem reter apenas uma pequena fração do oxigênio produzido pelas estrelas.
Imagem: NASA, ESA, Hubble Heritage–ESA/Hubble Collaboration, Alessandra Aloisi (STScI, ESA)
No projeto Galaxies Losing Oxygen via Winds (GLOW), financiado pela NASA e pela National Science Foundation, os cientistas rastrearam o oxigênio para entender como ele se distribui dentro das estrelas, no gás entre as estrelas e no espaço entre as galáxias. Mas, de todos os elementos das galáxias, por que estudar o oxigênio?
O oxigênio, o elemento mais abundante depois do hidrogênio e do hélio, é relativamente fácil de detectar e medir, e sua produção é bem compreendida , o que o torna um indicador confiável de como os elementos químicos se distribuem em uma galáxia.
“Então, foi realmente por razões práticas que escolhemos o oxigênio”, disse Kristen Wingfield McQuinn, investigadora principal do GLOW e chefe de missão do Centro de Operações Científicas do recém-lançado e panorâmico Telescópio Espacial Nancy Grace Roman, da NASA, no Space Telescope Science Institute, em Baltimore, Maryland. Ela também é professora associada da Universidade Rutgers, em New Brunswick, Nova Jersey.
“O oxigênio é um dos principais elementos formados pelas estrelas. Poder rastrear quanto oxigênio é produzido e, depois, quanto é distribuído dentro e fora das galáxias nos ajuda a entender a evolução galáctica”, disse McQuinn. “Também nos ajuda a descobrir onde e em que quantidade as galáxias estão enriquecendo o espaço entre elas, chamado de meio intergaláctico.”
O estudo usou dados de imagens ópticas de arquivo do Hubble para resolver populações estelares e determinar históricos de formação estelar e composições. Junto com dados do aposentado Telescópio Espacial Spitzer, da NASA, e dos observatórios terrestres Very Large Array e Australian Telescope Compact Array, os pesquisadores analisaram 37 galáxias anãs próximas para rastrear os átomos de oxigênio produzidos pelas estrelas.
A equipe queria entender como o oxigênio se distribui entre as estrelas, o gás e a poeira das galáxias. Essas galáxias anãs foram selecionadas porque suas massas se encontram na faixa em que simulações e teoria preveem que uma quantidade crescente de seu oxigênio seja expelida das galáxias por explosões de supernovas. Essas 37 galáxias também estão todas próximas o bastante para que o Hubble resolva suas estrelas individuais. Isso não vale para a grande maioria das galáxias anãs conhecidas, que estão distantes demais para esse tipo de estudo.
Embora os astrônomos já suspeitassem que as galáxias expelem uma grande fração do oxigênio e de outros elementos pesados, uma questão em aberto era onde esses metais vão parar. Um estudo anterior, de 2014, abordou essa questão para galáxias com formação estelar semelhantes à Via Láctea, constatando que elas perderam uma grande fração de seu oxigênio, parte do qual é encontrada nos halos difusos de gás que envolvem as galáxias fora de seus discos, chamados de meio circungaláctico.
No estudo GLOW, McQuinn e sua equipe estenderam essa pesquisa a galáxias de baixa massa, abrangendo uma ampla gama de massas e ambientes. Embora equipes anteriores tenham medido oxigênio no meio circungaláctico de galáxias anãs, ainda não está claro se a maior parte do oxigênio ausente está nessa região ou se foi completamente ejetada do entorno da galáxia.
No futuro, McQuinn espera estudar galáxias de massa ainda menor no universo próximo. Ela tem um programa aprovado para usar o Telescópio Espacial Roman para encontrar esses sistemas tênues e minúsculos em uma ampla faixa do céu. Depois de identificar essas galáxias, McQuinn espera usar o Hubble e o Telescópio Espacial James Webb, da NASA, para obter observações mais profundas de suas estrelas. Isso lhe permitiria reconstruir as histórias das galáxias para entender como elas formaram estrelas ao longo do tempo cósmico.
O trabalho futuro de Telford envolve usar o Hubble para observar de perto as estrelas massivas individuais que produzem oxigênio e o ejetam de suas galáxias hospedeiras. Ela está usando alguns dos alvos próximos do GLOW para obter observações muito detalhadas e caracterizar como as estrelas massivas são diferentes nessas pequenas galáxias.
O Telescópio Espacial Hubble opera há mais de três décadas e continua a fazer descobertas inovadoras que moldam nossa compreensão fundamental do universo. O Hubble é um projeto de cooperação internacional entre a NASA e a ESA (Agência Espacial Europeia). O Goddard Space Flight Center da NASA, em Greenbelt, Maryland, gerencia o telescópio e as operações da missão. A Lockheed Martin Space, com sede em Denver, também apoia as operações da missão em Goddard. O Space Telescope Science Institute, em Baltimore, operado pela Association of Universities for Research in Astronomy, conduz as operações científicas do Hubble para a NASA.
Fonte original: science.nasa.gov
