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Direção de rotação de uma galáxia depende de seu tamanho, indica estudo

Galáxias menores tendem a girar diretamente alinhadas a seus “filamentos galácticos” mais próximos, segundo levantamento de mais de 1400 galáxias

Uma simulação mostrando uma seção do Universo em sua escala mais ampla. Uma rede de filamentos cósmicos forma um entrelaçamento de matéria, ao redor de vastos vazios. Crédito: Tiamat simulation, Greg Poole

A direção em que uma galáxia gira depende de sua massa, segundo um novo estudo de pesquisadores internacionais.

Uma equipe de astrofísicos analisou 1418 galáxias e descobriu que as menores provavelmente giram em um eixo diferente do que as grandes. A rotação foi medida em relação ao “filamento galáctico” mais próximo de cada galáxia — as maiores estruturas conhecidas do Universo.

Os filamentos galácticos são formações maciças em formato de fios, contendo grandes quantidades de matéria — incluindo galáxias, gás, e, segundo modelos teóricos, matéria escura. Eles podem alcançar até 500 milhões de anos-luz de comprimento, mas apenas 20 milhões de anos-luz de largura. Em sua maior escala, os filamentos dividem o Universo em uma grande rede ligada gravitacionalmente, intercalada com enormes vazios de matéria escura.

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“É importante notar que a coluna vertebral dos filamentos cósmicos é praticamente o caminho da migração galáctica, com muitas galáxias se encontrando e se fundindo ao longo dele”, diz a autora principal Charlotte Welker, pesquisadora do Centro Internacional de Pesquisa em Radioastronomia (ICRAR), da equipe ASTRO 3D e da Universidade McMaster, no Canadá.

Os filamentos explicam porque o Universo parece um pouco com um favo de mel, ou com a versão cósmica de uma barra de chocolate aerado. 

Usando dados coletados por um instrumento chamado SAMI, do Telescópio Anglo-Australiano da Austrália, Welker, em conjunto com Joss Bland-Hawthorn da Universidade de Sydney e outros colegas da Austrália, EUA, França e Coréia, estudaram cada uma dessas galáxias, e mediram sua rotação em relação ao filamento mais próximo.

Eles descobriram que as galáxias menores tendem a girar diretamente alinhadas aos filamentos, enquanto as maiores giram em um ângulo reto. A passagem do primeiro modo para o segundo acontece à medida que as galáxias, atraídas pela gravidade em direção à coluna de um filamento, colidem e se fundem com outras, ganhando massa.

“A mudança pode ser repentina”, diz ela. “O simples fato de se mesclar com outra galáxia pode ser o suficiente para ativar a mudança.”

É um fenômeno que Welker compara com o ato de patinar com um parceiro.

“Imagine que você está patinando atrás de uma amiga e se aproximando dela. Se você agarrar a mão dela enquanto ainda está se movendo mais rápido, ambos começarão a girar em um eixo vertical — um giro perpendicular ao seu caminho horizontal.”

“No entanto, se um pequeno gato — uma quantidade de matéria bem menor — corre até sua amiga e pula nela, ela provavelmente não começará a girar. Seria necessário que muitos gatos pulassem nela imediatamente para mudar sua rotação.”

Scott Croom, pesquisador do ASTRO 3D na Universidade de Sydney e coautor do artigo, diz que o resultado oferece mais detalhes sobre a estrutura profunda do Universo.

“Praticamente todas as galáxias giram, e essa rotação é fundamental para a maneira como elas se formam”, diz ele. “Por exemplo, a maioria das galáxias está em discos rotativos planos, como a Via Láctea. Nosso estudo está nos ajudando a entender como essa rotação galáctica se acumula no tempo cósmico”.

Ele acrescenta que um novo instrumento, chamado Hector, será instalado no Telescópio Anglo Australiano no próximo ano, permitindo uma expansão significativa da pesquisa em campo.

“O Hector poderá realizar pesquisas cinco vezes maiores que o SAMI”, diz ele. “Com isso, seremos capazes de explorar os detalhes desse alinhamento de rotação para entender melhor a física por trás desse fenômeno.”

A Via Láctea, por sinal, tem uma rotação bem alinhada com o filamento cósmico mais próximo. Mas nossa galáxia pertence a uma classe de galáxias de tamanho intermediário que não mostram uma tendência clara de rotações paralelas ou perpendiculares.

“É como dizer que não há preferência por chá ou café entre um grupo de pessoas”, diz Welker. “Os indivíduos ainda podem preferir chá ou café, mas, no geral, não há uma tendência única para uma bebida no grupo todo”.

ASTRO 3D