Os astrónomos revelaram uma nova imagem impressionante do centro da Via Láctea, revelando a teia emaranhada de filamentos de gás cósmico com detalhes sem precedentes. A imagem foi produzida usando o Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) e constitui o maior conjunto de dados ALMA alguma vez recolhido. Este enorme mapa ajudará os cientistas a investigar como as estrelas se formam e evoluem na região mais externa da nossa galáxia, perto do seu buraco negro supermassivo.
“Este é um lugar de extremos, invisível aos nossos olhos, mas agora revelado com detalhes extraordinários”, diz Ashley Barnes, astrónoma do Observatório Europeu do Sul (ESO), na Alemanha, e membro da equipa de investigação. Estas observações fornecem uma visão rara do gás frio, o principal ingrediente a partir do qual as estrelas são formadas, numa região conhecida como Zona Molecular Central (CMZ). Pela primeira vez, o gás frio em toda esta região foi fotografado com tanta precisão.
Mapeamento da Zona Molecular Central
A região capturada na imagem se estende por mais de 650 anos-luz. Contém densas nuvens de gás e poeira que circundam o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. “Este é o único núcleo galáctico suficientemente próximo da Terra para que possamos estudá-lo com tanto detalhe”, explica Barnes. O novo conjunto de dados revela estruturas em toda a CMZ numa variedade de escalas, desde corpos gasosos massivos que abrangem dezenas de anos-luz até pequenas nuvens que rodeiam estrelas individuais.
O levantamento responsável por este trabalho chama-se ACES, abreviação de ALMA CMZ Exploration Survey. ACES é especializada em gás molecular frio, o material que alimenta a formação de estrelas. Ao analisar os sinais deste gás, os investigadores descobriram um ambiente químico surpreendentemente complexo. A pesquisa encontrou dezenas de moléculas, incluindo algumas relativamente simples, como o monóxido de silício, e também compostos orgânicos mais complexos, como metanol, acetona ou etanol.
Formação estelar extrema perto do centro da Galáxia
Na CMZ, o gás molecular frio move-se ao longo de filamentos alongados que afunilam o material em aglomerados densos onde as estrelas podem se formar. Os astrónomos compreendem este processo bastante bem nas partes mais calmas da Via Láctea, mas as condições perto do centro galáctico são muito mais intensas.
“A CMZ alberga algumas das estrelas mais massivas conhecidas na nossa galáxia, muitas das quais vivem rapidamente e morrem jovens, terminando as suas vidas em poderosas explosões de supernovas e até de hipernovas,” afirma Steve Longmore, líder do ACES, professor de astrofísica na Universidade John Moores de Liverpool, no Reino Unido. Com o inquérito ACES, os investigadores esperam aprender como ambientes violentos afectam o nascimento de estrelas e se as teorias actuais sobre a formação de estrelas permanecem válidas sob estas condições extremas.
“Ao estudar como as estrelas nascem na CMZ, podemos também obter uma imagem mais clara de como as galáxias cresceram e evoluíram,” acrescenta Longmore. “Achamos que esta região tem muito em comum com as galáxias do Universo primitivo, onde as estrelas se formaram sob condições caóticas e extremas.”
Construção do maior mosaico ALMA
Para recolher este enorme conjunto de dados, os astrónomos utilizaram o ALMA, um poderoso observatório operado pelo ESO e pelos seus parceiros no deserto chileno do Atacama. Esta é a primeira vez que uma parte tão grande do centro galáctico foi pesquisada com o ALMA, resultando na maior imagem do observatório até à data. O mosaico final foi criado combinando muitas observações individuais, como juntar as peças de um quebra-cabeça. No céu, a imagem finalizada cobre uma extensão equivalente a três luas cheias colocadas lado a lado.
“Esperávamos um elevado nível de detalhe ao conceber o estudo, mas ficámos genuinamente surpreendidos pela complexidade e riqueza do mosaico final,” diz Katarina Immer, astrónoma do ALMA no ESO que também está envolvida no projeto. Os resultados do programa ACES estão descritos em cinco artigos aceitos para publicação na revista Avisos mensais da Royal Astronomical Societye o sexto está atualmente em fase de revisão final.
Observações futuras revelarão ainda mais
“As futuras atualizações da sensibilidade de banda larga do ALMA, juntamente com o Extremely Large Telescope do ESO, permitir-nos-ão em breve ir ainda mais fundo nesta região – desvendando estruturas mais finas, traçando uma química mais complexa e investigando as interações entre estrelas, gás e buracos negros com uma clareza sem precedentes,” diz Barnes. “Em muitos aspectos, este é apenas o começo.”
Pesquisa e disponibilidade de dados
Este trabalho é apresentado em uma série de artigos que descrevem os dados do ACES que aparecem no Avisos mensais da Royal Astronomical Society:
Artigo I – ALMA Central Molecular Zone Survey (ACES) I: Visão geral Artigo II – ALMA Molecular Central Zone Survey (ACES) II: Imagens contínuas de 3 mm Artigo III – ALMA Molecular Central Zone Survey (ACES) III: Redução de dados de linhas moleculares e dados de HNCO e HCO+ Artigo IV – ALMA Central Molecular Zone Survey Survey (ACES) IV: Dados de duas janelas espectrais de largura intermediária Artigo V – ALMA Central Molecular Zone Survey (ACES) V: Dados das linhas CS(2-1), SO 2_3-1_2, CH3CHO 5_(1,4)-4_(1,3), HC3N(11-10) e H40A Artigo VI – ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) VI: O grande programa ALMA revela uma região molecular central com alto conteúdo de filamentos (sujeito a pequena revisão)
O conjunto completo de dados estará disponível no portal científico ALMA em https://almascience.org/alma-data/lp/aces.
Colaboração global para o projeto ACES
A colaboração ACES inclui mais de 160 cientistas, desde estudantes de pós-graduação a investigadores reformados, representando mais de 70 instituições na Europa, América do Norte e do Sul, Ásia e Austrália. O projeto foi iniciado e liderado pelo investigador principal Stephen Longmore (Universidade John Moores de Liverpool, Reino Unido) com os co-informantes Ashley Barnes (Observatório Europeu do Sul, Alemanha), Kara Battersby (Universidade de Connecticut, EUA (Connecticut)), John Bali (Universidade do Colorado Boulder, EUA), Laura Colsey (Centro de Astrobiologia, Madrid, Espanha). (CdA)), Adam Ginzburg (Universidade da Flórida, EUA (Flórida)), Jonathan Henshaw (Instituto Max Planck de Astronomia, Heidelberg, Alemanha), Paul Ho (Instituto de Astronomia e Astrofísica, Academia Sinica, Taiwan), Izaskun Jimenez-Serra (CdA), J.M. Tecnologia, Suécia), Mattia Sormani (Dipartimento di Scienza e Alta Tecnologia (DiSAT), Universidade de Insubria, Itália), Robin Tress (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suíça e Instituto Teórico de Astrofísica, Universidade de Heidelberg, Alemanha), Daniel Walker (Centro Regional ALMA UK, Universidade de Manchester, Reino Unido) e Jennifer Wallace (Connecticut).
Dentro do ACES, o Grupo de Trabalho de Redução de Dados do ALMA é coordenado por Adam Ginsburg, Daniel Walker e Ashley Barnes. Os participantes incluem Nazar Budaev (Flórida), Laura Kolzi (CdA), Savannah Gramze (Flórida), Pei-Ying Hsi (Observatório Astronômico Nacional do Japão, Mitaka, Tóquio, Japão), Desmond Jeff (Flórida), Xing Lu (Observatório Astronômico de Xangai da Academia Chinesa de Ciências, China), Jaime Pineda (Instituto Max Planck). für extraterrestrische Physik, Alemanha), Mark Pound (Universidade de Maryland, EUA) e Álvaro Sánchez-Monge (Instituto de Ciência de Espanha, CSIC, Bellaterra, Espanha; Instituto de la Sciencia de Catalunya, Casteldefels, Espanha), bem como mais de 30 investigadores adicionais que ajudaram na redução de dados.
