Querida, encontrei anãs isoladas!

Título: Direct evidence of hierarchical assembly at low masses from isolated dwarf galaxy groups

Autores: S. Stierwalt, S. E. Liss, K. E. Johnson et al.

Instituição do primeiro autor: National Radio Astronomy Observatory (NRAO) & University of Virginia, EUA

Status: Publicado na Nature Astronomy [acesso aberto]

…ou melhor, os autores do artigo de hoje encontraram.

O modelo mais popular atualmente para a evolução do Universo, Lambda Cold Dark Matter (LCDM), defende o crescimento da estrutura cosmológica por meio da fusão de estruturas menores. Tal processo é chamado de acreção hierárquica, e postula que halos de matéria escura tão pequenos quanto o nosso Sistema Solar (note que estamos falando de escalas cosmológicas, comparado com as quais o Sistema Solar é de fato pequeno!) atuam como as primeiras sementes que gradualmente crescem para tornarem-se galáxias, grupos de galáxias ou aglomerados de galáxias. Como uma consequência natural dessa descrição, simulações cosmológicas preveem uma grande população de galáxias-satélite, sobreviventes dos processos mais recentes de acreção, ao redor das estruturas atuais.

Então, onde estão esses satélites? Já os vimos?

A resposta é, na verdade, sim e não. Observações indicam claramente que galáxias grandes tal qual nossa Via-Láctea têm satélites (ou galáxias anãs) ao redor de si, bem como outros remanescentes dos seus componentes primordiais, como pontes de gás e estrelas. Por outro lado, apesar do que dizem previsões teóricas e simulações, satélites não foram encontrados ao redor das próprias anãs, nem foram encontradas galáxias anãs longe de grandes galáxias. Naturalmente, isso é uma evidência desencorajante para o modelo hierárquico em pequenas escalas.

A trégua

No início deste ano, Sabrina Stierwalt e seus colaboradores trouxeram esperanças publicando este artigo com evidências para formação de estruturas hierárquicas em escalas de baixa massa. Os autores reportaram diretamente observações de sete grupos compactos e isolados de galáxias, compostos unicamente de galáxias anãs (veja a Fig. 1). A descoberta desses grupos foi feita durante uma inspeção visual dos pares de galáxias anãs mais isolados no TiNy Titans Survey (TNT), uma campanha observacional em distintos comprimentos de onda com o objetivo de investigar o efeito da interação entre pares de galáxias anãs para a evolução de galáxias de baixa massa.

Figura 1: um imagem composta com três distintos filtros de um dos grupos observados, onde objetos em vermelho representam as galáxias anãs.

Embora costumemos confiar no que vemos, em astronomia isso raramente é suficiente. Para estabelecer a identidade dos objetos que os autores identificaram como grupos de galáxias, eles posteriormente realizaram espectroscopia para confirmar que as candidatas a galáxias anãs estavam de fato associadas com os grupos identificados visualmente nas imagens. Utilizando informação sobre distâncias e amplitude das velocidades de dispersão projetadas (veja Fig. 2), combinada com o conhecimento da quantia típica de matéria escura para galáxias anãs, os autores realizaram cálculos dinâmicos, cujos resultados implicam que as associações observadas são provavelmente estruturas ligadas.

Figura 2: distância radial projetada do centroide do grupo vs. diferença entre a velocidade do membro do grupo em relação à média ao longo da linha de visada. Os sete símbolos diferentes representam anãs pertencendo aos sete grupos detectados pelos autores.

Esta não é a primeira vez que associações de galáxias anãs deram as caras. Observações prévias de anãs da Via-Láctea e sua aparente proximidade ao plano orbital da Grande Nuvem de Magalhães foram usadas como argumento para sugerir que essas anãs poderiam ser o resultado de um rompimento por forças de maré do grupo de Magalhães, do qual as Nuvens de Magalhães eram os maiores (e mais brilhantes) membros. No entanto, o que faz os grupos de galáxias anãs descritos pelos autores do artigo de hoje realmente únicos em relação a qualquer associação previamente conhecida é o fato de que eles são altamente compactos e isolados. Sendo uma ordem de grandeza menos extensos que grupos prévios e estando a mais de cinco milhões de anos luz de distância de qualquer vizinho massivo, esses grupos têm potencial para servir de laboratório para o estudo do crescimento de estruturas em baixas escalas, sem a influência de efeitos de maré ou similares, que podem apagar as assinaturas dinâmicas de estruturas historicamente coerentes.

A descoberta destes grupos de anãs fornece uma oportunidade promissora para o estudo de formação hierárquica de estruturas em escala de baixas massas. Contudo, julgamentos errôneos de informação decorrendo de efeitos de completeza e de um viés na detecção de grupos brilhantes de galáxias são possíveis neste estudo. Dado que os membros mais brilhantes dos grupos reportados são significativamente grandes, este estudo mantém o histórico de formação hierárquica em massas típicas de galáxias anãs e satélites (i.e., escalas de massa muito baixa) ainda um mistério. Observações futuras de galáxias ainda mais fracas e de subestruturas nesses grupos irão impulsionar o censo de galáxias anãs para um nível estatisticamente significativo, fornecendo bases mais fortes para ajustar o nosso conhecimento de como estruturas se formam neste nosso curioso Universo.


Original em inglês: Honey, I found Isolated Dwarfs!, por Bhawna Motwani.

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