Os astrónomos revelaram uma nova e fascinante visão do centro da Via Láctea, revelando uma intrincada rede 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 já reunido. Este enorme mapa ajudará os cientistas a explorar como as estrelas se formam e as regiões mais extremas da nossa galáxia, perto do seu buraco negro supermassivo.
“Este é um lugar extremo, invisível aos nossos olhos, mas agora revelado com detalhes extraordinários”, disse Ashley Burns, astrónoma do Observatório Europeu do Sul (ESO), na Alemanha, e membro da equipa de investigação. As observações fornecem uma visão rara do gás frio numa região conhecida como zona molecular central (CMZ), o material básico a partir do qual são formados. Pela primeira vez, o gás frio em toda esta área foi mapeado com tanta precisão.
Mapeando a zona molecular central
A região fotografada abrange 650 anos-luz. Consiste numa densa nuvem de gás e poeira que rodeia o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. “Este é o único núcleo galáctico suficientemente próximo da Terra para podermos estudá-lo com tantos detalhes”, explica Burns. O novo conjunto de dados revela a estrutura da CMZ em muitas escalas, desde formações massivas de gás abrangendo 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. O ACES concentra-se especificamente no gás molecular frio, o material que alimenta a formação de estrelas. Ao analisar os sinais destes gases, os investigadores descobriram um ambiente químico surpreendentemente complexo. O estudo identificou dezenas de moléculas, incluindo monóxido de silício relativamente simples, bem como compostos orgânicos mais complexos, como metanol, acetona ou etanol.
Formação estelar extrema perto do centro galáctico
Na CMZ, o gás molecular frio se move ao longo de filamentos alongados que condensam o material em aglomerados densos onde podem se formar. Os astrónomos compreendem este processo bastante bem nas zonas 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 mesmo hipernovas,” disse o líder do ACES Steve Longmore, professor de astrofísica na Universidade John Moores de Liverpool, no Reino Unido. Com o inquérito ACES, os investigadores esperam saber como é que estes 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, também podemos obter uma imagem mais clara de como as galáxias cresceram e evoluíram”, acrescentou Longmore. “Acreditamos que a região partilha muitas características com galáxias do Universo primitivo, onde as estrelas se formaram num ambiente caótico e extremo.”
Criando o 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 separadas, como juntar as peças de um quebra-cabeça. No céu, a imagem completa abrange o comprimento de três luas cheias colocadas lado a lado.
“Ao concebermos o rastreio esperávamos um elevado nível de detalhe, mas ficámos verdadeiramente surpreendidos com a complexidade e riqueza reveladas no mosaico final,” disse Katharina Immer, astrónoma do ALMA no ESO que está envolvida no projeto. Os resultados do programa ACES estão descritos em cinco artigos aceitos para publicação Boletim Mensal da Royal Astronomical SocietyUm sexto está atualmente em revisão final.
Observações futuras revelarão mais
“A próxima atualização de sensibilidade de banda larga do ALMA, juntamente com o Very Large Telescope do ESO, permitir-nos-á em breve avançar mais profundamente nesta região – resolvendo estruturas mais finas, investigando uma química mais complexa e explorando a interação entre estrelas, gás e buracos negros com uma clareza sem precedentes,” disse Barnes. “Em muitos aspectos, este é apenas o começo.”
Disponibilidade de artigos de pesquisa e informações
Este trabalho é apresentado em uma série de artigos que descrevem os dados do ACES, que aparecerão Boletim Mensal da Royal Astronomical Society:
Artigo I – ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) I: Visão Geral Artigo II – ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) II: 3mm Continuum Image Paper III – ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) III: Linhas Moleculares e HMAIVN+ Central Data Reduction Molecular Zone Exploration Survey (ACES) IV: dados de duas janelas espectrais de largura intermediária Artigo V – ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) V: dados CS(2-1), SO 2_3-1_2, CH3CHO 5_(1,4)-4_CNA(1,31), H-CN (1,3) e Artigo VI – ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) VI: Grande programa ALMA revela uma zona molecular central altamente filamentar (pequena revisão em andamento)
O conjunto de dados completo está disponível no ALMA Science Portal https://almascience.org/alma-data/lp/aces.
A colaboração global por trás do projeto ACES
A colaboração ACES inclui mais de 160 cientistas, desde estudantes de mestrado a investigadores reformados, representando mais de 70 instituições em toda a Europa, América do Norte e do Sul, Ásia e Austrália. O projeto foi liderado pelo investigador principal Steven Longmore (Universidade John Moores de Liverpool, Reino Unido), Co-PI Ashley Barnes (Observatório Europeu do Sul, Alemanha), Cara Battersby (Universidade de Connecticut, EUA (Connecticut)), John Bally (Universidade do Colorado, EUA) e Laudura Koldora (Univ. Astrobiologia, Madrid, Espanha (CDA), Adam Ginsberg (Universidade da Flórida, EUA (Flórida)), Jonathan Hensch (Instituto Max Planck de Astronomia, Heidelberg, Alemanha), Paul Ho (Instituto de Astronomia e Astrofísica da Academia Sinica, Taiwan), Instituto de Astronomia e Astronomia (Universidade) Diederik Kruijssen (COOL Research DAO), Elizabeth Mills (Universidade de Kansas, EUA), Maya Petkova (Universidade de Tecnologia Chalmers, Suécia), Mattia Sormani (Dipartimento di Scienza e Alta Tecnologia (DiSAT), Universidade Insubria, Tressélebene de Rosséleben), Itália Lausanne, Suíça e Instituto de Astrofísica Teórica, Universidade de Heidelberg, Alemanha), Daniel Walker (Nó do Centro Regional Alma do Reino Unido, 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 Ginsberg, Daniel Walker e Ashley Barnes. Colaboradores incluem Nazar Budayev (Flórida), Laura Colgie (CDA), Savannah Gramze (Flórida), Pei-Ying Hsieh (Observatório Astronômico Nacional do Japão, Mitaka, Tóquio, Japão), Desmond Jeff (Flórida), Jing Lu (Observatório Astronômico de Xangai, Academia Chinesa) (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Alemanha), Marc Pound (Universidade de Maryland, EUA) e Álvaro Sánchez-Monge (Instituto de Ciências de l’Espai, CSIC, Bellaterra, Espanha; Institut d’Espaels, Spalledes, Catalud, Instituto Espanhol) com mais de 30 investigadores adicionais que ajudaram na redução de dados.
