Localizada a 12 milhões de anos-luz de distância e passando por rápida formação estelar, a galáxia espiral barrada Messier 82 (M82), vista de lado (edge-on), é um espetáculo cientificamente único — e agora o Telescópio Espacial James Webb, da NASA, revelou detalhes nunca antes observados.
A intensa formação estelar da M82, que se acredita ser resultado de uma fusão entre galáxias, será um evento de curta duração em termos astronômicos, estimado para durar alguns centenas de milhões de anos no total. Essa fase temporária de formação estelar extrema em relação à massa da galáxia, além de sua localização no universo local, estão entre os fatores que tornam a M82, também conhecida como galáxia do Cigarro (Cigar galaxy), um ambiente singular para estudar.
Imagem: M82 Galáxia do Cigarro (Webb + Hubble)
Cientistas usaram o Telescópio Espacial James Webb, da NASA, para imagear a galáxia de explosão de formação estelar Messier 82 vista de lado e rastrear sua história evolutiva. Esta imagem composta de Webb e Hubble inclui 16,5 milhões de estrelas (azul-branco), grãos de poeira (vermelho-alaranjado) e gás de hidrogênio ionizado (amarelo).
Imagem: NASA, ESA, CSA, Adam Smercina (STScI, Tufts), Thomas Williams (University of Manchester); Processamento de imagem: Alyssa Pagan (STScI)
Uma equipe de astrônomos recentemente concluiu uma pesquisa de imageamento com o telescópio Webb. O programa envolveu um total de 65 horas de observação com o instrumento NIRCam (Near-Infrared Camera, Câmera de Infravermelho Próximo) do Webb e revelou detalhes nunca vistos antes da galáxia em explosão de formação estelar, incluindo a estrutura do seu disco distendido e milhões de estrelas individuais. O imageamento de alta resolução do Webb, especificamente do plano principal do disco galáctico, desbloqueou informações vitais para os astrônomos enquanto buscam desvendar a história de formação da M82. Além disso, os dados do Webb ajudarão cientistas a entender os processos atuais que ocorrem dentro da galáxia em explosão de formação estelar.
“A M82 é um caos, mas é um caos bonito. Nós não entendemos completamente o que está acontecendo, especialmente no que diz respeito à sua história evolutiva. O que poderia ter desencadeado uma taxa tão elevada de formação estelar? Por quanto tempo essa galáxia vem impulsionando plumas de material para longe do seu centro?”, disse o investigador principal Adam Smercina, um NASA Hubble Fellow no Space Telescope Science Institute, em Baltimore, e professor assistente em início de carreira na Tufts University, em Massachusetts. “A M82 é um laboratório ideal para a evolução de galáxias porque tem propriedades que nos permitem investigar processos físicos importantes, como como as estrelas se formam em ambientes como esse e como essa atividade impulsiona fluxos para fora. A M82 oferece uma visão simultânea para muitas questões astrofísicas, de um modo que nenhuma outra galáxia do universo local consegue.”
O Telescópio Espacial James Webb, da NASA, observou a galáxia de explosão de formação estelar Messier 82 vista de lado, enxergando através da poeira para revelar 16,5 milhões de estrelas e a estrutura do disco distendido da galáxia. Os cientistas buscam aprender a história evolutiva da galáxia com os dados do Webb.
Imagem: NASA, ESA, CSA, Adam Smercina (STScI, Tufts), Thomas Williams (University of Manchester); Processamento de imagem: Alyssa Pagan (STScI)
Antes do Webb, muitos observatórios observaram a galáxia em explosão de formação estelar, incluindo os telescópios espaciais Hubble, da NASA, e Spitzer, já aposentado. No entanto, a enorme quantidade de poeira dentro daquela galáxia limitou a quantidade de informações que os astrônomos conseguiam obter sobre a M82 em alta resolução. Embora o Webb já tenha observado essa galáxia, a duração da nova pesquisa de imageamento, combinada com a sensibilidade do telescópio ao infravermelho, permitiu que ele atravessasse a poeira espessa.
Imagem: M82 Galáxia do Cigarro (Comparação lado a lado Hubble/Webb)
Comparação lado a lado de uma porção da galáxia em explosão de formação estelar Messier 82 (M82) vista pelos telescópios espaciais Hubble, da NASA (à esquerda), e James Webb (à direita). O Hubble detalhou a estrutura de gás e poeira da M82, enquanto o Webb atravessou a poeira e resolveu milhões de estrelas em luz infravermelha.
Imagem: NASA, ESA, CSA, Adam Smercina (STScI, Tufts), Thomas Williams (University of Manchester); Processamento de imagem: Alyssa Pagan (STScI)
A visão do telescópio em luz de infravermelho próximo é um instantâneo de uma cena que vem evoluindo ao longo de alguns centenas de milhões de anos. A imagem do Webb contém aproximadamente 16,5 milhões de estrelas individuais espalhadas por toda a galáxia. A luz dessas fontes estelares é mostrada como grânulos azuis luminosos. Isso é apenas uma pequena parte da quantidade total de estrelas que os astrônomos acreditam existir em uma galáxia como a M82, sendo que a maior parte é fraca demais para ser vista.
“O número impressionante de estrelas que conseguimos resolver com o Webb é incrível”, disse Benjamin Williams, membro da equipe da University of Washington. “É um mundo totalmente diferente do que foi possível ver com outros telescópios. Todas essas estrelas, juntas, fornecem um registro fóssil detalhado da formação e da evolução da M82.”
Indo para o interior, o aumento do brilho e o formato assimétrico do disco galáctico sugerem a estrutura subjacente única da galáxia espiral. As diferentes distâncias radiais entre os dois lados indicam que a M82 tem um formato distorcido, algo que pode acontecer durante fusões intensas entre galáxias.
“À primeira vista, o disco da galáxia pode parecer menos espetacular porque o Webb enxerga através da poeira”, disse Eric Bell, membro da equipe da University of Michigan. “Mas a M82 é um sistema deliciosamente complexo. As observações do Webb nos ajudarão a abordar alguns mistérios em andamento, como como a formação estelar se moveu dentro da M82 ao longo dos últimos bilhões de anos.”
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A observação em infravermelho próximo da M82 pelo Telescópio Espacial James Webb, da NASA, é a adição mais recente ao conjunto geral de dados sobre esta galáxia em explosão de formação estelar. O Telescópio Espacial Hubble é um dos observatórios que já observou a M82, detalhando a estrutura de gás e poeira vista em luz visível.
Vídeo: NASA, ESA, CSA, STScI, Alyssa Pagan (STScI)
Devido à formação estelar extrema dentro da galáxia, que é 10 vezes mais rápida do que a taxa de formação estelar da galáxia Via Láctea, o nascimento estelar acabará sendo interrompido. A frenesi estelar da M82 está causando a ejeção de plumas bipolares de material acima e abaixo do disco. Embora pareça uma região turbulenta, os fluxos em formato de ampulheta (hourglass) parecem ter uma estrutura em camadas. As ramificações amarelas de material mais próximas do disco da galáxia representam gás ionizado, enquanto o material laranja mais distante retrata pequenos grãos de poeira. Esses grãos são chamados de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos e ajudam a rastrear o material no espaço entre as estrelas da galáxia, também conhecido como meio interestelar.
As informações coletadas como parte deste estudo com o Webb são apenas um conjunto de dados que os cientistas analisarão enquanto tentam montar o quebra-cabeça da história de formação dessa galáxia em explosão de formação estelar.
“As galáxias são ecossistemas tão intricados que, se você realmente quer entendê-las, precisa reunir conjuntos de dados de diferentes missões”, disse Kristen McQuinn, membro da equipe do Space Telescope Science Institute. “Uma única missão não consegue responder completamente a todas as perguntas que temos sobre a M82. Combinar os dados coletados por diferentes telescópios, como o Webb e o Hubble, é poderoso. Quando você une os conjuntos de dados, amplia o que é possível investigar, e as perguntas que você pode fazer ficam ainda mais complexas.”
O Telescópio Espacial James Webb é o principal observatório mundial de ciência espacial. O Webb está solucionando mistérios em nosso sistema solar
