CGM de IRAS 08339+6517 ajuda a definir onde uma galáxia termina e indica sobreposição entre Via Láctea e Andrômeda

Como fogueiras acesas em noites geladas de inverno, as galáxias são envolvidas por uma “fumaça” de gás e poeira que se espalha pelos espaços mais escuros ao redor. Esse véu fino recebe o nome de meio circumgaláctico (CGM) - um halo tão imenso que abriga cerca de 70% da massa visível da galáxia.

Apesar de ocupar uma parcela dominante do Universo, ainda se sabe pouco sobre a estrutura típica desse meio. Essa lacuna torna difícil determinar com clareza onde termina a “fogueira” de uma galáxia e começa a da seguinte.

O que o meio circumgaláctico (CGM) revela sobre os limites de uma galáxia

Uma nova análise, centrada em uma única galáxia a aproximadamente 270 milhões de anos-luz, mostrou interações entre o CGM e o disco luminoso da própria galáxia. Esses sinais ajudam a marcar uma espécie de fronteira - e levantam a possibilidade de que a nossa Via Láctea se estenda mais do que se imaginava.

Se essa ideia estiver correta, as consequências podem ser grandes: a colisão prevista há muito tempo entre a Via Láctea e a galáxia de Andrômeda talvez já tenha começado, ao menos no sentido de que os dois meios circumgalácticos podem estar a caminho de se encontrar.

O alvo IRAS 08339+6517 e as observações com o Imageador Keck da Teia Cósmica

Astrónomos da Austrália e dos Estados Unidos utilizaram o Imageador Keck da Teia Cósmica (KCWI) - um instrumento de alta sensibilidade - para obter um conjunto de imagens focadas na galáxia espiral relativamente pequena IRAS 08339+6517 (abreviada como IRAS08).

Grande parte dos estudos anteriores sobre o CGM explorou a iluminação fornecida por buracos negros em alimentação presentes em galáxias de fundo ainda mais distantes. Embora essa luz intensa revele muitos detalhes do meio, o feixe estreito limita a observação a uma fração diminuta do halo.

Ao registarem uma área muito mais ampla do espaço - cerca de 90.000 anos-luz para além das bordas do disco brilhante da galáxia - os pesquisadores conseguiram examinar mudanças reveladoras na composição do meio.

Algumas imagens do campo exibiam um filamento de hidrogénio neutro conectando a IRAS08 a uma vizinha ainda menor por meio da teia cósmica; portanto, não surpreende que a equipa tenha medido bastante hidrogénio a flutuar pelo vácuo.

O inesperado foi detetar hidrogénio sem os seus eletrões a distâncias muito além desses filamentos de gás, misturado com outro elemento bem mais pesado: o oxigénio.

“Encontrámos isso em todo o lado onde olhámos, o que foi mesmo empolgante e um pouco surpreendente”, diz a autora principal Nikole Nielsen, astrofísica da Universidade Swinburne, na Austrália.

Aquecimento, ionização e a zona de influência da luz estelar

À deriva no vazio intergaláctico, os átomos praticamente só dispõem de duas fontes de aquecimento. Uma delas é a fraca luz estelar proveniente de galáxias muito distantes. A outra é um encontro ocasional com outro átomo. Com essas contribuições, é possível calcular e estimar o padrão de ionização esperado para uma mistura de hidrogénio e oxigénio.

A partir dos dados espectrais recolhidos nesse conjunto de imagens, os cientistas cartografaram variações na densidade de ionização em escalas de alguns milhares de anos-luz. Com isso, identificaram uma zona em que a influência da própria luz estelar da IRAS08 diminui de forma gradual.

“No CGM, o gás está a ser aquecido por algo além das condições típicas dentro das galáxias; isso provavelmente inclui aquecimento devido às emissões difusas do conjunto de galáxias no Universo e possivelmente alguma contribuição de choques”, afirma Nielsen.

“É essa mudança interessante que é importante e fornece algumas respostas para a pergunta de onde uma galáxia termina.”

Esse achado não só ajuda a definir melhor o que, afinal, constitui uma galáxia, como também esclarece de que modo essa vasta “fumaça” ao redor das “fogueiras” cósmicas se combina e se transforma ao longo dos éones.

Do interior da Via Láctea, é difícil medir com precisão até onde os nossos próprios limites galácticos se esbatem. Ao generalizar os resultados, podemos imaginar que a enorme região de gás aquecida pelas nossas estrelas já esteja a misturar-se com o halo da nossa vizinha mais próxima.

“É altamente provável que os CGMs da nossa própria Via Láctea e de Andrômeda já estejam a sobrepor-se e a interagir”, diz Nielsen.

Esta pesquisa foi publicada na Nature Astronomia.