Os astrónomos revelaram uma nova imagem impressionante 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), formando o maior conjunto de dados ALMA já produzido. Este enorme mapa ajudará os cientistas a estudar como as estrelas se formam e evoluem nas regiões mais extremas da Via Láctea, perto de buracos negros supermassivos.
“Este é um lugar extremo que é invisível a olho nu, mas que agora é revelado com detalhes extraordinários”, disse Ashley Barnes, astrónoma do Observatório Europeu do Sul (ESO), na Alemanha, e membro da equipa de investigação. As observações fornecem uma rara visão do gás frio, os blocos básicos de construção das estrelas, distribuídos numa região conhecida como Zona Molecular Central (CMZ). Esta é a primeira vez que uma região inteira de gás frio foi mapeada com tanta precisão.
Desenhe um diagrama da região molecular central
A área capturada na imagem se estende por mais de 650 anos-luz. Contém densas nuvens de gás e poeira que rodeiam o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. “É o único núcleo galáctico suficientemente próximo da Terra para podermos estudá-lo com tal detalhe”, explica Barnes. O novo conjunto de dados revela estruturas em múltiplas escalas em toda a CMZ, desde formações gasosas gigantes 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. O ACES está particularmente focado em gases moleculares frios, os materiais que alimentam a formação de estrelas. Ao analisar o sinal do gás, os pesquisadores descobriram um ambiente químico extremamente complexo. A pesquisa examinou dezenas de moléculas, incluindo algumas relativamente simples, como o monóxido de silício, bem como compostos orgânicos mais complexos, como metanol, acetona ou etanol.
Formação estelar extrema perto do centro da Via Láctea
Na CMZ, o gás molecular frio move-se ao longo de filamentos longos e finos que afunilam o material em aglomerados densos a partir dos quais as estrelas podem se formar. Os astrónomos conhecem este processo bastante bem nas partes mais calmas da Via Láctea, mas a situação é muito mais grave perto do centro.
“A CMZ contém 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 ou mesmo supernovas,” disse o diretor do ACES Steve Longmore, professor de astrofísica na Universidade John Moores de Liverpool, no Reino Unido. Através do inquérito ACES, os investigadores esperam compreender como o ambiente destas estrelas as afecta.
“Ao estudar como as estrelas nascem na CMZ, também podemos obter uma compreensão mais clara de como as galáxias crescem e evoluem”, acrescentou Longmore. “Acreditamos que esta região partilha muitas características com galáxias do Universo primitivo, onde as estrelas se formaram em ambientes caóticos e extremos.”
Construindo o maior mosaico ALMA
Para recolher este enorme conjunto de dados, os astrónomos utilizaram o ALMA, um poderoso observatório operado pelo ESO e parceiros no deserto chileno do Atacama. Isto marca a primeira vez que o ALMA foi utilizado para observar uma porção tão grande do centro da Via Láctea, resultando na maior imagem do observatório até à data. O mosaico final é criado combinando muitas observações pessoais, como montar um quebra-cabeça. No céu, a imagem completa tem o comprimento de três luas cheias lado a lado.
“Quando concebemos o rastreio, esperávamos um elevado nível de detalhe, mas ficámos muito surpreendidos com a complexidade e riqueza reveladas pelo mosaico final,” disse Katharina Immer, astrónoma do ALMA no Observatório Europeu do Sul que trabalhou no projeto. Os resultados do projeto ACES estão descritos em cinco artigos aceitos para publicação. Avisos mensais da Royal Astronomical Societyo sexto dos quais está atualmente em fase de revisão final.
Observações futuras revelarão mais
“As próximas atualizações de sensibilidade de banda larga do ALMA, juntamente com o Very Large Telescope do ESO, permitir-nos-ão em breve explorar esta região com maior profundidade – resolvendo estruturas mais finas, rastreando reações químicas mais complexas e explorando as interações entre estrelas, gás e buracos negros com uma clareza sem precedentes,” disse Barnes. “Em muitos aspectos, este é apenas o começo.”
Artigos de pesquisa e disponibilidade de dados
Este trabalho é apresentado em uma série de artigos que descrevem os dados do ACES, que aparecerão em Avisos mensais 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: Imagem de espectro contínuo de 3mm Artigo III – ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) III: Simplificação de dados de linhas moleculares e documento de dados HNCO e HCO+ ALMA Data Center Exploração de zona molecular duas larguras centrais V: CS(2-1), SO 2_3-1_2, CH3CHO 5_(1,4)-4_(1,3), HC3N(11-10) e documento de dados da linha H40A VI — ALMA Central Molecule Exploration Survey (ACES) VI: Projeto de grande escala ALMA revela modificações altamente filamentosas) revela moléculas centrais modificadas altamente filamentosas (pequenas modificações filamentosas estão em andamento)
O conjunto completo de dados está disponível no Portal Científico ALMA: https://almascience.org/alma-data/lp/aces.
A colaboração global por trás do projeto ACES
Os parceiros do ACES incluem mais de 160 cientistas, desde estudantes de mestrado 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 Steven Longmore (Universidade John Moores de Liverpool, Reino Unido), e os co-PIs incluem Ashley Barnes (Observatório Europeu do Sul, Alemanha), Cara Battersby (Universidade de Connecticut (Connecticut), EUA), John Bally (Universidade do Colorado, Boulder, EUA), Laura Colzi (Centro de Astrobiologia (CdA), Madrid, Espanha), Adam Ginsburg (Instituto Henshaw Ginsburg da Universidade da Flórida) Ho (Instituto de Astronomia e Astrofísica, Academia Sinica, Taiwan), Izaskun Jiménez-Serra (CdA), JM Diederik Kruijssen (COOL Research DAO), Elisabeth Mills (Universidade de Kansas, EUA), Maya Petkova (Universidade Chalmers, Instituto Sueco de Tecnologia), Mattia Sormani (Universidade de Dia-Tecuria, Insubria, Itália) Tress (Instituto de Astrofísica Teórica, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suíça, e o Instituto de Astrofísica Teórica, Universidade de Heidelberg, Alemanha), Daniel Walker (Nó do Centro Regional ALMA, 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 Ginsburg, Daniel Walker e Ashley Barnes. Colaboradores incluem Nazar Budaiev (Flórida), Laura Colzi (CdA), Savannah Gramze (Flórida), Pei-Ying Hsieh (Observatório Astronômico Nacional do Japão, Mitaka, Tóquio, Japão), Desmond Jeff (Flórida), Xing Lu (Observatório de Xangai, Academia Chinesa de Ciências), Jaime Pineda (Instituto Max Planck de Física, Áexterrestris Physina, Deutsche Universität (Cranchi) e Universidade de Maryland Instituto de Ciência) Áexter. Sánchez-Monge (Instituto de Ciências de l’Espai, CSIC, Beiratra, Espanha; Instituto de Estudos Espaciais da Catalunha, Casteldefels, Espanha) e mais de 30 outros investigadores ajudaram na redução de dados.
