Nos anos que se seguiram ao lançamento do Telescópio Espacial Hubble da NASA, os astrónomos registaram mais de 1 bilião de galáxias no Universo. Mas apenas uma galáxia se destaca como a ilha estelar próxima mais importante da nossa Through Láctea – a magnífica galáxia de Andrômeda (Messier 31). Pode ser visto a olho nu, numa noite muito clara de outono, como um objeto tênue em forma de charuto, com aproximadamente o diâmetro angular aparente da nossa Lua.
Há um século, Edwin Hubble estabeleceu pela primeira vez que esta chamada “nebulosa espiral” estava na verdade muito longe da nossa galáxia, a Through Láctea – a uma distância de aproximadamente 2,5 milhões de anos-luz ou cerca de 25 diâmetros da Through Láctea. Antes disso, os astrónomos pensavam há muito tempo que a Through Láctea abrangia todo o universo. Da noite para o dia, a descoberta do Hubble virou a cosmologia de cabeça para baixo ao revelar um universo infinitamente maior.
Agora, um século depois, o telescópio espacial que leva o nome de Hubble realizou o levantamento mais abrangente deste sedutor império de estrelas. O telescópio Hubble está a fornecer novas pistas sobre a história evolutiva de Andrómeda e parece marcadamente diferente da história da Through Láctea.
Sem Andrómeda como representante das galáxias espirais no Universo em geral, os astrónomos saberiam muito menos sobre a estrutura e evolução da nossa Through Láctea. Isso porque estamos inseridos na Through Láctea. É como tentar entender o structure da cidade de Nova York ficando no meio do Central Park.
“Com o Hubble podemos obter enormes detalhes sobre o que está a acontecer numa escala holística em todo o disco da galáxia. Não se pode fazer isso com nenhuma outra grande galáxia,” disse o investigador principal Ben Williams, da Universidade de Washington. As capacidades nítidas de imagem do Hubble podem resolver mais de 200 milhões de estrelas na galáxia de Andrômeda, detectando apenas estrelas mais brilhantes que o nosso Sol. Parecem grãos de areia na praia. Mas isso é apenas a ponta do iceberg. A população whole de Andrômeda é estimada em 1 trilhão de estrelas, com muitas estrelas menos massivas caindo abaixo do limite de sensibilidade do Hubble.
Fotografar Andrômeda foi uma tarefa hercúlea porque a galáxia é um alvo muito maior no céu do que as galáxias que o Hubble observa rotineiramente, que muitas vezes estão a bilhões de anos-luz de distância. O mosaico completo foi realizado no âmbito de dois programas do Hubble. No whole, foram necessárias mais de 1.000 órbitas do Hubble, abrangendo mais de uma década.
Este panorama começou com o programa Panchromatic Hubble Andromeda Treasury (PHAT) há cerca de uma década. As imagens foram obtidas em comprimentos de onda quase ultravioleta, visível e infravermelho próximo usando a Superior Digital camera for Surveys e a Large Discipline Digital camera 3 a bordo do Hubble para fotografar a metade norte de Andrômeda.
Este programa foi seguido pelo Panchromatic Hubble Andromeda Southern Treasury (PHAST), publicado recentemente no The Astrophysical Journal e liderado por Zhuo Chen da Universidade de Washington, que adicionou imagens de aproximadamente 100 milhões de estrelas na metade sul de Andrómeda. Esta região é estruturalmente única e mais sensível à história de fusão da galáxia do que o disco norte mapeado pela pesquisa PHAT.
Os programas combinados cobrem coletivamente todo o disco de Andrômeda, que é visto quase de lado – inclinado 77 graus em relação à visão da Terra. A galáxia é tão grande que o mosaico é montado a partir de aproximadamente 600 campos de visão separados. A imagem em mosaico é composta por pelo menos 2,5 bilhões de pixels.
Os programas complementares de pesquisa do Hubble fornecem informações sobre a idade, abundância de elementos pesados e massas estelares dentro de Andrômeda. Isto permitirá aos astrónomos distinguir entre cenários concorrentes onde Andrómeda se fundiu com uma ou mais galáxias. As medições detalhadas do Hubble restringem os modelos da história das fusões e da evolução do disco de Andromeda.
Um ‘naufrágio de trem’ galáctico
Embora a Through Láctea e Andrômeda tenham se formado presumivelmente na mesma época, há muitos bilhões de anos, evidências observacionais mostram que elas têm histórias evolutivas muito diferentes, apesar de terem crescido na mesma vizinhança cosmológica. Andrômeda parece ser mais povoada por estrelas mais jovens e características incomuns, como fluxos coerentes de estrelas, dizem os pesquisadores. Isto implica que tem uma história recente de formação e interação estelar mais ativa do que a Through Láctea.
“Andrómeda é um acidente de comboio. Parece que passou por algum tipo de evento que a fez formar muitas estrelas e depois desligar-se,” disse Daniel Weisz, da Universidade da Califórnia, Berkeley. “Isto foi provavelmente devido a uma colisão com outra galáxia na vizinhança.”
Um possível culpado é a galáxia satélite compacta Messier 32, que se assemelha ao núcleo despojado de uma galáxia outrora espiral que pode ter interagido com Andrómeda no passado. Simulações de computador sugerem que quando um encontro próximo com outra galáxia esgota todo o gás interestelar disponível, a formação de estrelas diminui.
“Andrômeda parece um tipo de galáxia de transição que está entre uma espiral de formação de estrelas e uma espécie de galáxia elíptica dominada por estrelas vermelhas envelhecidas”, disse Weisz. “Podemos dizer que tem um grande bojo central de estrelas mais velhas e um disco de formação estelar que não é tão ativo como seria de esperar, dada a massa da galáxia.”
“Esta visão detalhada das estrelas resolvidas nos ajudará a juntar as peças da história passada de fusões e interações da galáxia”, acrescentou Williams.
As novas descobertas do Hubble apoiarão futuras observações do Telescópio Espacial James Webb da NASA e do próximo Telescópio Espacial Nancy Grace Roman. Essencialmente uma versão grande angular do Hubble (com o espelho do mesmo tamanho), Roman irá capturar o equivalente a pelo menos 100 imagens de alta resolução do Hubble em uma única exposição. Estas observações complementarão e ampliarão o enorme conjunto de dados do Hubble.
