Uma vida dificil pra uma galáxia pequena

Título: The hELENa project – I. Stellar populations of early-type galaxies linked with local environment and galaxy mass

Autores: A. Sybilska, T. Lisker, H. Kuntschner, A. Vazdekis, G. van de Ven, R. Peletier, J. Falcón-Barroso, R. Vijayaraghavan, e J. Janz

Instituiçao do primeiro autor: European Southern Observatory

Status:  aceito para publicação no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society [acesso aberto]

É uma selva lá fora, e no fim só os maiores sobreviverão.


Até onde entendemos sobre como as galáxias evoluem, notamos que elas tendem a começar pequenas e crescerem ao longo do tempo “degustando” galáxias menores: uma espécie de cadeia alimentar cósmica. As galáxias maiores – os depredadores desse ecossistema vicioso – geralmente cuidam de si mesmas. É muito raro eles encontrarem uma galáxia igualmente grande e má e, na maioria das vezes, nem ao menos pausam enquanto rasgam galáxias menores e infelizes.

(Literalmente – não há nenhum exagero aqui! Quando as galáxias são de tamanhos parecidos, o assunto é complicado.)

No final, as galáxias mais massivas geralmente terminam sendo bastante semelhantes, porque não há muito o que as galáxias ao seu redor possam fazer para evoluírem de forma diferente do que aconteceria se estivessem sozinhas. Mas para as galáxias menores esta é uma história diferente.

As provações e tribulações das anãs elípticas

O artigo de hoje é o primeiro de uma série sobre essas galáxias e a vida que elas levam. O projeto hELENa (The role of Environment in shaping Low-mass Early-type Nearby galaxies) pode não estar favorecendo a comunidade astronômica em termos de nossa reputação por abusar de siglas convenientes, mas não devemos deixar que isso nos afaste de uma ciência grandiosa!

Os autores estão examinando de perto as populações estelares das galáxias anãs elípticas. À primeira vista, estas galáxias se parecem muito com galáxias massivas já mencionadas, porém menores – mas por serem menores, são mais suscetíveis a fontes externas de destruição. As estrelas que elas contêm podem carregar cicatrizes desses encontros, de modo que podemos aprender muito sobre a física em larga escala da formação de galáxias examinando-as mais de perto.

Figura 1: O aglomerado de galáxias de Virgem. No painel esquerdo, a localização no céu dos residentes desta metrópole galáctica é marcada com pontos, codificados por cores pelo tipo de galáxia. A amostra hELENA é mostrada em quadrados pretos e a monstruosa galáxia M87 recebe uma marca especial. Os outros painéis mostram a amostra sobreposta no mapa de densidade de aglomerados (calculado de diferentes maneiras no painel central e direito), pode-se notar que algumas galáxias da amostra pertencem aos arredores do aglomerado, enquanto outras residem nas regiões centrais ocupadas. (Figura 1 do artigo)

Muitas galáxias podem ser encontradas em aglomerados, grandes aglomerações de galáxias gravitacionalmente ligadas. De alguma forma, os aglomerados são como cidades para as galáxias, com regiões densamente povoadas com muita ação nos centros e áreas suburbanas mais relaxadas ao redor da borda. O tipo de ambiente em que uma galáxia anã se encontra pode ter muita importância. Em particular, processos como remoção por pressão de arraste, pelo qual as galáxias são separadas do gás quando colidem com o gás mais denso dentro do aglomerado, pode se tornar importante para as galáxias em regiões mais densas, já que remove seu gás e reduz abruptamente a formação de estrelas. Da mesma forma, o assédio entre galáxias (encontros próximos com outras galáxias) pode perturbar a estrutura de pequenas galáxias. Em resumo, não é fácil ser uma anã elíptica. A Figura 1 mostra as galáxias deste artigo, todas do aglomerado de Virgem, assim como seu ambiente.

O efeito do ambiente

O objetivo dos autores é observar correlações entre as populações estelares em sua grande amostra e o ambiente em que vivem. A informação sobre as populações estelares é codificada na luz dessas galáxias e pode ser acessada por meio da espectroscopia. Resumidamente, a idéia é que certas características espectrais (como bandas de absorção em comprimentos de onda específicos) sejam obtidas mais fortes ou mais fracas da luz das estrelas, dependendo da idade delas, sejam elas mais ou menos enriquecidas em elementos pesados, mais ou menos massivas, etc. Medir essas características e, em particular, medir como elas variam em cada galáxia, pode nos ensinar muito sobre a história das galáxias, por exemplo, com que rapidez elas formam suas estrelas. Alguns exemplos dessas medidas são mostrados na Figura 2.

Figura 2: Alguns mapas espectroscópicos de algumas galáxias da amostra (uma versão mais completa pode ser encontrada na Figura 2 do artigo original). Ao tirar um espectro de cada pixel da imagem, é possível aprender muito sobre cada galáxia. As três colunas da esquerda mostram medidas das características espectrais em absorção, codificadas pela intensidade das cores. Destes, a idade e a composição química das estrelas em cada galáxia podem ser estimadas. As outras três colunas fornecem informações sobre o quão brilhantes são as partes das galáxias e a velocidade das estrelas. (Figura 2 do artigo)

A partir dessas medidas, os autores podem estimar, por exemplo, qual a idade das estrelas em diferentes partes da galáxia, sua composição química, se a galáxia está girando e muito mais.

Então, o que podemos aprender com todas essas informações? Os autores encontraram vários efeitos interessantes, por exemplo, que estrelas em galáxias que residem em regiões mais densas de um aglomerado tendem a ser mais antigas. Isso sugere que o efeito de um ambiente mais denso é de fato ajudar a extinguir a formação de estrelas. Da mesma forma, as propriedades das galáxias residentes no centro do aglomerado parecem estar mais correlacionadas com seu tamanho do que as galáxias na borda do aglomerado. Isso não é muito surpreendente: galáxias em ambientes densos são muito afetadas por encontros, que levarão a um resultado médio comum. Por outro lado, as galáxias mais distantes terão uma variedade de histórias.

Os autores podem confirmar que, embora as propriedades de galáxias massivas sejam determinadas principalmente pelo seu tamanho, as anãs elípticas mostram uma variação muito mais ampla em suas propriedades. Em outras palavras, galáxias massivas ignoram principalmente os efeitos externos e apenas sua física interna importa, mas para galáxias anãs a variedade de encontros externos que elas experimentaram é mais importante.


Adaptado de It’s a tough life for a small galaxy, por Paddy Alton.

 

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