Fotos de um Aglomerado de Galáxias Bebê

Título: The red sequence at birth in the galaxy cluster ClJ1449+0856 at z=2

Autores: V. Strazzullo, E. Daddi, R. Gobat et al.

Instituição do primeiro autor: Ludwig-Maximilians University, Alemanha

Status: Publicado no ApJ Letters [acesso aberto]

Uma das primeiras descobertas sobre galáxias é que elas não estão distribuídas de maneira randômica no espaço. Assim como pessoas podem viver em cidades abarrotadas de gente ou em áreas rurais pouco habitadas, galáxias podem ser encontradas em aglomerados densos e compactos, em regiões difusas, ou em uma grande variedade de ambientes intermediários. Galáxias em diferentes ambientes tendam a ter diferentes propriedades, assim como as características demográficas de áreas rurais ou urbanas são distintas. Tipicamente, aglomerados de galáxias costumam ter mais galáxias elípticas vermelhas do que regiões pouco densas, que são dominadas por galáxias espirais azuis. Isso é conhecido como relação densidade-morfologia.

Uma maneira útil de comparar galáxias é por meio das suas magnitudes (medida de brilho) e cores (quão azul ou vermelha). A ferramenta comum para esse estudo é colocar várias galáxias em um diagrama cor-magnitude (ou CMD, do inglês color-magnitude diagram). Um exemplo de tal diagrama, com as muitas galáxias da notável Grande Muralha do Sloan, é mostrado na Figura 1.

Figura 1: exemplo de um diagrama cor-magnitude usando galáxias na Grande Muralha descoberta nos dados do Sloan Digital Sky Survey (adaptado da figura 3 de Gavazzi et al., 2010). Galáxias espirais (pontos azuis) tendem a ser mais fracas e azuis, enquanto elípticas (pontos vermelhos) estão na relativamente estreita “sequência vermelha”.

Uma característica notável em um CMD (especialmente em aglomerados de galáxias) é a sequência vermelha: galáxias elípticas e vermelhas estão aglomeradas em uma região estreita do diagrama, cobrindo um grande intervalo em magnitudes, mas uma pequena região em cores. Essas galáxias deixaram de formam novas estrelas, de forma que seu brilho é dominado por estrelas velhas, gigantes ou supergigantes vermelhas. Portanto, há pouca variação em cor, independente do quão brilhantes ou massivas são as galáxias.

Os autores do artigo de hoje usaram imagens do Hubble Space Telescope para medir as cores e magnitudes de galáxias no aglomerado ClJ1446 (Figura 2). O que é novidade neste trabalho é que ClJ1446 está bastante longe para um aglomerado: tem redshift z=2, o que significa que estamos o vendo como ele era há cerca de 10 bilhões de anos!

Figura 2: imagem do Hubble do aglomerado ClJ1446. As galáxias destacadas, bastante vermelhas, são parte do aglomerado, enquanto as demais são provavelmente intrusos mais próximos, que aprecem em primeiro plano. [Figura 1 no artigo]
Embora ClJ1446 seja menor e menos massivo que a maioria dos aglomerados recentes, é provavelmente muito similar a como eles eram há 10 bilhões de anos. Portanto, este trabalho pode ajudar-nos a melhorar nosso entendimento de como aglomerados de galáxias na nossa redondeza evoluíram. Com os dados do Hubble, os autores primeiro compararam o número de galáxias vermelhas, elípticas, no centro do aglomerado com os arredores do aglomerado. Eles encontraram uma fração maior de galáxias vermelhas no centro do que nos arredores, uma evidência forte de que a relação densidade-morfologia também era válida 10 bilhões de anos atrás.

Eles então construíram o CMD das galáxias no aglomerado distante (Figura 3). Todos os aglomerados desde redshift z=1 até hoje têm sequências vermelhas estreitas, como na Figura 1 acima. Mas estas observações mostram que esse não é o caso para o aglomerado em redshift z=2, cuja sequência vermelha é aproximadamente duas vezes mais larga que a maioria dos aglomerados recentes. Essas diferenças entre aglomerados no passado e no presente implicam que aglomerados estavam provavelmente ainda evoluindo significativamente nos 2,5 bilhões de anos entre redshift 1 e 2, mas não sofreram mudanças significativas desde então.

Figura 3: diagrama cor-magnitude para o campo ao redor do aglomerado Cl1446. A sequência vermelha de galáxias próximo ao todo do diagrama é mais dispersa do que vemos em aglomerados recentes. Cruzes cinza e círculos são supostamente galáxias em primeiro plano que não fazem parte do aglomerado. [Figura 2a no artigo]
Medidas desses aglomerados distantes são bastante difíceis, e não apenas porque suas galáxias são muito fracas. As grandes distâncias também implicam que há provavelmente muitas galáxias intrusas em primeiro plano, entre nós e os alvos. Os autores tentam separar as duas categorias, mas para fazer isso com 100% de certeza é necessário realizar espectroscopia para obter o redshift de cada objeto, o que é bastante custoso. Espectroscopia também ajudaria a determinar se as galáxias na sequência vermelha realmente pararam de formar estrelas. Galáxias que estão formando estrelas, mas estão envoltas em poeira, também teriam cores predominantemente vermelhas. O “sucessor” do Hubble, o telescópio espacial James Webb – com sensibilidade no infravermelho e espectrógrafos de alta resolução – vai facilmente distinguir entre esses tipos de galáxias e melhorar os estudos de aglomerados em alto redshift nas próximas décadas.


Original em inglês: Baby Photos of a Galaxy Cluster, por Ben Cook

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