gov-civil-vilareal.ptBatalha das protuberâncias: os astrônomos estiveram errados sobre as galáxias espirais todo esse tempo?
>Algumas grandes novidades do Galaxy Zoo : É muito parecido com um esquema de classificação clássico para galáxias - inicialmente idealizado pelo próprio Edwin Hubble! - pode estar, hum, errado. As consequências disso são tão dramáticas quanto cósmicas: implica fortemente que a maneira como temos pensado sobre como as galáxias se formam e mantêm braços espirais também está errada. Em vez de serem características semipermanentes de galáxias, elas podem, na verdade, se encerrar, desaparecer e se reformar novamente!
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Uau. Este é um negócio muito grande.
A classificação é um primeiro passo natural quando você tem uma coleção de objetos e está tentando decifrá-los. Se você puder classificá-los de alguma forma, poderá começar a obter um insight sobre eles. Quando os astrônomos começaram a montar câmeras em grandes telescópios no final do século 19 e no início do século 20, eles descobriram que as galáxias - que em sua maioria parecem pequenas manchas difusas aos olhos - têm uma variedade impressionante de formas. Mas eles se enquadram em quatro grandes categorias : elíptico, espiral, irregular e peculiar.
Galáxias espirais (aquelas com braços espirais) tinham dois componentes principais: os próprios braços e uma protuberância central de estrelas da qual os braços pareciam emanar. Além disso, parecia haver um espectro das formas dessas galáxias, de pequenas protuberâncias a grandes. Galáxias com grandes protuberâncias centrais tinham braços espirais fortemente enrolados, enquanto outras com protuberâncias menores tinham braços mais abertos. Hubble e sua equipe as classificaram desta forma, também, com a primeira chamada de galáxias Sa e a última Sc, com galáxias Sb intermediárias entre as duas. Além disso, as galáxias Sa tendem a ter braços contínuos bem formados, e as Sc têm braços mais agrupados e menos bem definidos.
Havia também uma terceira estrutura, chamada de barra, que se parece com um elemento retangular ou em forma de losango no meio da galáxia. Elas são chamadas de espirais barradas e, de outra forma, pareciam ter as mesmas estruturas das espirais regulares, por isso eram chamadas de Sba a Sbc.
O diagrama Hubble Tuning Fork classifica as galáxias de acordo com a forma e a estrutura. Galáxias espirais vão de grandes protuberâncias e braços apertados a pequenas protuberâncias com braços largamente estendidos (com uma linha paralela para espirais barradas). Mas um novo trabalho mostra que este diagrama pode estar obsoleto. Crédito: Karen Masters, Sloan Digital Sky Survey
O diagrama Hubble Tuning Fork classifica as galáxias de acordo com a forma e a estrutura. Galáxias espirais vão de grandes protuberâncias e braços apertados a pequenas protuberâncias com braços largamente estendidos (com uma linha paralela para espirais barradas). Mas um novo trabalho mostra que este diagrama pode estar obsoleto. Crédito: Karen Masters, Sloan Digital Sky Survey
Hubble criou o que foi chamado de diagrama do diapasão para descrever tudo isso. De um lado estavam galáxias elípticas, que variavam de circulares (chamadas E0) a mais esticadas (até E7). Aqueles se tornaram a haste do garfo, com os dois dentes sendo as espirais de Sa a Sc em um e as espirais barradas no outro.
Existem outras maneiras de fazer isso, mas o diapasão do Hubble tem sido mais ou menos o padrão há um século. Fez um trabalho decente, mas algumas galáxias não se encaixam no padrão. Por exemplo, um pode ter uma protuberância pequena, mas os braços firmes, ou outro com uma protuberância grande e braços razoavelmente abertos. Se há uma galáxia que não se encaixa perfeitamente, os astrônomos geralmente usam a estrutura do braço para colocá-la no diagrama.
Agora, porém, novas observações jogaram um macaco na chave com tudo isso . Essas galáxias não são exceção. Eles são a regra.
NGC 1398, uma galáxia espiral barrada que é simplesmente linda. Crédito: ISSO
NGC 1398, uma galáxia espiral barrada que é simplesmente linda. Crédito: ISSO
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Isso vem de Galaxy Zoo , um projeto de 'ciência cidadã' que permite ao público fazer análises simples de dados reais. Por exemplo, as pesquisas modernas do céu retornam tantos dados que é impossível para apenas alguns astrônomos se sentar e trabalhar neles. No entanto, descobriu-se que os não astrônomos podem fazer um trabalho bastante confiável em certas tarefas de análise, como, por exemplo, olhar para uma imagem de uma galáxia espiral e determinar se os braços estão bem enrolados ou mais abertos. Estudos têm mostrado que se um número suficiente de pessoas examinar os dados, em geral os resultados (quando verificados por profissionais) são bastante precisos. O trabalho é realmente divertido e envolve apenas uma interface web simples.
Nesse caso, o Galaxy Zoo apresentou às pessoas dados do Sloan Digital Sky Survey. Mais de 250.000 galáxias grandes e brilhantes foram examinadas por 160.000 pessoas, que responderam a perguntas diretas sobre elas. Mesmo os resultados mais simples são importantes; por exemplo, eles descobriram que 92% das galáxias classificadas são espirais ou elípticas, enquanto os 8% restantes são irregulares ou peculiares. De imediato, isso nos diz algo sobre galáxias grandes e brilhantes!
Mas é nas sequências que as coisas ficam interessantes. Quando um subconjunto de galáxias espirais (aquelas que tinham características mais fáceis de identificar) foram classificados de acordo com seu tamanho de protuberância e ventos do braço espiral (o que os astrônomos chamam de ângulo de inclinação ), eles não encontraram quase nenhuma correlação entre os dois!
Há uma correlação fraca em que galáxias com grandes protuberâncias tendem a favorecer ter braços mais estreitos, mas essa não era de forma alguma a regra. E descobriu-se que galáxias com protuberâncias menores têm braços em todo o espectro, desde muito apertados até muito distantes.
Isso vai contra o diagrama do diapasão do Hubble. E fica ainda melhor: eles também descobriram que galáxias com barras tendem a ter os braços mais abertos. Isso está nos dizendo algo importante sobre como as galáxias espirais se formam e evoluem com o tempo. Mas o que?
A espetacular galáxia espiral M61, observada pelo Very Large Telescope de 8,2 metros. Crédito: ISSO
A espetacular galáxia espiral M61, observada pelo Very Large Telescope de 8,2 metros. Crédito: ISSO
Você pode pensar que braços espirais se formam porque, devido à gravidade, estrelas próximas ao centro da galáxia orbitam mais rápido do que estrelas mais distantes, então um padrão espiral aparece naturalmente. Mas tem um problema com isso: com o tempo, isso acabaria com os braços, destruindo a estrutura. O pensamento era que vemos tantas galáxias com braços que não pode ser assim que as coisas funcionam.
Então astrônomos tiveram uma ideia chamada de hipótese de onda de densidade. Braços espirais, de acordo com isso, são mais como engarrafamentos de estrelas e gás em uma galáxia. Um engarrafamento em uma estrada pode persistir por muito tempo, mesmo que carros individuais entrem e saiam delas. Braços espirais eram considerados o equivalente cósmico, onde ondas de densidade espiral se formam devido à complicada física da gravidade de um disco galáctico. As estrelas entram e saem delas, mas a própria onda persiste. Dessa forma, os braços não se enrolam com o tempo.
Este é o paradigma básico que os astrônomos usam, e inúmeros artigos foram publicados sobre ele ... mas esses novos resultados mostram que isso pode não estar correto. Essa ideia de onda de densidade é baseada no diagrama do diapasão, onde braços e protuberâncias estão fortemente relacionados; a física da onda de densidade conecta os braços espirais de algumas maneiras com o tamanho do bojo. Mas as descobertas do Galaxy Zoo mostram que algo mais está acontecendo, já que os braços em geral não parecem se importar muito com o tamanho da protuberância.
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O que os astrônomos responsáveis pelo projeto postulam é que os braços espirais se formam devido a algum tipo de perturbação no disco da galáxia (semelhante a como a hipótese da onda de densidade diz que eles se formam também), mas o padrão não é necessariamente persistente. Em vez disso, os braços podem enrolar, ficando mais apertados com o tempo. Em algum ponto, o padrão é destruído, os braços desaparecem e o processo é reiniciado.
Isso explicaria o comportamento que eles veem nos dados. Embora não mergulhem nisso, eles também postulam que uma barra central de alguma forma retarda esse processo, uma vez que galáxias barradas tendem a ter os braços mais abertos. A conexão lá ainda não foi compreendida.
Então, como Hubble perdeu tudo isso? Simples: ele e sua equipe tinham uma amostra muito limitada de galáxias para examinar. Eles simplesmente não tinham amostras suficientes para tirar conclusões sólidas. Pesquisas modernas têm milhares ou até milhões de galáxias, permitindo análises estatísticas muito melhores.
É engraçado para mim; temos usado o diagrama de Hubble por todas essas décadas, e o motivo pelo qual isso não foi percebido até então é, ironicamente, tantos dados! Foi necessário o Galaxy Zoo e sua enorme multidão de participantes para conseguir filtrar esses dados, alocando pequenas quantias para cada pessoa. Mesmo os computadores não fazem um trabalho perfeito, uma vez que tendem a ser programados com nossas próprias noções preconcebidas de classificação. Cientistas cidadãos não trabalham sob esse fardo e são livres para descobrir coisas novas.
Veja bem, este é apenas o primeiro passo em uma nova direção. A ideia de que braços espirais acabam já existe na comunidade astronômica há algum tempo, ganhando popularidade, mas é um impulso considerável para ela. Agora os profissionais precisam entrar e trabalhar a física e explicar as observações de maneiras que não haviam feito antes.
Isso é emocionante. Que coisas novas eles vão descobrir, processos que ainda não foram considerados e que funcionam em escalas de dezenas e centenas de milhares de anos-luz?
Como os autores apontam, mesmo depois de mais de um século estudando braços espirais em galáxias, ainda existem coisas básicas sobre eles que não entendemos. Esperançosamente, este é um grande passo para consertar isso.
