Pesquisadores buscam entender como regiões da web cósmica influenciam o comportamento das galáxias

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Pesquisadores buscam entender como regiões da “web
cósmica” influenciam o comportamento das galáxias
Uma simulação computacional de como é o gás e as estrelas em um aglomerado de galáxias,
destacando como aglomerados de galáxias estão embutidos em uma teia cósmica de filamentos. Nas
imagens coloridas, a intensidade e a cor da imagem representam a densidade e a temperatura do gás.
Estes números mostram zooms sucessivos em uma galáxia embutida em um filamento. Indo no sentido
anti-horário a partir do canto superior direito, as barras de escala representam comprimentos de 3,3
milhões de anos-luz, 3,3 milhões de anos-luz, 330 mil anos-luz, 33 mil anos-luz. A imagem à parte
inferior direita mostra as estrelas nas galáxias neste aglomerado simulado, com a barra de escala
correspondendo a 330 mil anos-luz. O programa WISESize usará observações para medir a distribuição
espacial de gás e estrelas em galáxias à medida que elas se movem através da teia cósmica que
permeia o universo próximo. Ao comparar com simulações como as mostradas aqui, Rudnick e
colaboradores serão capazes de determinar como a teia cósmica altera as galáxias.
Pesquisadores da Universidade do Kansas esperam entender melhor os mecanismos intrincados por
trás da evolução das galáxias, que viajam através de uma “teia cósmica” de diferentes ambientes
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durante sua vida útil.
Gregory Rudnick, professor de física e astronomia da KU, está liderando uma equipe que recentemente
ganhou uma doação de US $ 375.000 da National Science Foundation para estudar “conteúdo de gás e
propriedades de formação de estrelas de galáxias” que são alteradas dependendo de onde estão se
movendo através do cosmos.
“O principal objetivo deste projeto é compreender o impacto dos fatores ambientais na transformação
das galáxias”, disse Rudnick. “No universo, as galáxias são espalhadas em uma distribuição não
uniforme caracterizada por densidades variadas. Essas galáxias se agregam em grandes aglomerados,
compreendendo centenas a milhares de galáxias, bem como grupos menores, consistindo de dezenas a
centenas de galáxias.
Além disso, as galáxias podem ser parte de estruturas filamentares alongadas ou podem residir em um
estado isolado em regiões de menor densidade do universo, disse ele.
Esforços anteriores se concentraram principalmente na comparação de galáxias em aglomerados e
grupos com aquelas nas regiões de menor densidade do universo, chamadas de “campo”. Esses
estudos negligenciaram a estrada de filamentos que conectam as regiões mais densas. A equipe de
Rudnick considerará toda a faixa dinâmica de densidades no universo, concentrando-se em como as
galáxias reagem ao ambiente em filamentos que as canalizam para grupos galácticos e para
aglomerados de galáxias, alterando a evolução das galáxias ao longo do caminho.
“Os galáxias seguem um caminho para esses filamentos, experimentando um ambiente denso pela
primeira vez antes de progredir para grupos e aglomerados”, disse Rudnick. “Estudar galáxias em
filamentos nos permite examinar os encontros iniciais de galáxias com ambientes densos. A maioria das
galáxias que entram nos “centros urbanos” de aglomerados o fazem ao longo dessas “superestradas”,
com apenas um número mínimo tomando rotas rurais que as levam para os aglomerados e grupos sem
interagir muito com seus arredores. Enquanto os filamentos são semelhantes às rodovias interestaduais,
essas rotas menos percorridas em regiões densas são semelhantes à analogia de dirigir em estradas
rurais no Kansas para acessar os limites da cidade. As galáxias podem existir em filamentos ou estar em
grupos que residem em filamentos como contas em uma corda. Na verdade, a maioria das galáxias no
universo existem dentro de grupos. Portanto, com o nosso estudo, vamos simultaneamente obter
insights sobre o início dos efeitos ambientais sobre as galáxias e sobre como as galáxias se comportam
nas regiões onde elas são mais comumente encontradas, filamentos e grupos.
Um foco principal de estudo será como as condições dentro desses filamentos, campos, grupos e
aglomerados de galáxias alteram o “ciclo de báriom” de gases dentro e ao redor das galáxias. Cada
vizinhança cósmica muda a forma como o gás se comporta dentro e ao redor das galáxias e pode até
afetar o gás molecular mais denso do qual as estrelas se formam. As interrupções deste ciclo de bárions
podem, portanto, aumentar ou dificultar a produção de novas estrelas. Recentemente, um relatório
federal da comunidade astronômica para estabelecer metas de pesquisa astronômica para a década de
2020 – a pesquisa Astro2020 Decadal – nomeou a compreensão do ciclo do báriom um tópico científico
chave para a próxima década.
“O espaço entre as galáxias contém gás. De fato, a maioria dos átomos no universo está nesse gás, e
esse gás pode se acrer nas galáxias”, disse Rudnick. “Este gás intergaláctico sofre uma transformação
https://www.nsf.gov/awardsearch/showAward?AWD_ID=2308126&HistoricalAwards=false
https://www.nationalacademies.org/our-work/decadal-survey-on-astronomy-and-astrophysics-2020-astro2020
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em estrelas, embora a eficiência deste processo seja relativamente baixa, com apenas uma pequena
percentagem contribuindo para a formação estelar. A maioria é expulsa na forma de grandes ventos.
Alguns desses ventos saem para o espaço, denominados saídas, enquanto outros são reciclados e
retornam. Este ciclo contínuo de acreção, reciclagem e saídas é chamado de ciclo de bárions. As
galáxias podem ser conceituadas como motores de processamento de bárions, extraindo gás do meio
intergaláctico e convertendo parte dele em estrelas. Estrelas, por sua vez, vão-se a supernovas,
produzindo elementos mais pesados. Parte do gás é soprado para o espaço, formando uma fonte
galáctica que eventualmente cai de volta para a galáxia.
No entanto, Rudnick disse que quando as galáxias encontram um ambiente denso, elas podem
experimentar uma pressão causada por sua passagem pelo gás circundante e essa pressão pode, por
sua vez, interromper o ciclo de bárions, seja removendo ativamente o gás da galáxia ou privando a
galáxia de seu futuro suprimento de gás. De fato, nos centros dos aglomerados, as galáxias podem
encontrar seu poder de fabricação de estrelas extinguido à medida que seu suprimento de gás é
removido.
“A interrupção afeta a ingestão e expulsão de gás pelas galáxias, levando a alterações em seus
processos de formação estelar”, disse ele. “Embora possa haver um aumento temporário na formação
de estrelas, em quase todos os casos, isso eventualmente resulta em um declínio na formação de
estrelas”.
Os colaboradores de Rudnick na KU incluirão estudantes de pós-graduação como Kim Conger, cujo
trabalho ajudou a moldar a proposta de concessão, juntamente com pesquisadores de graduação. Sua
co-investigadora primária Rose Finn, professora de física e astronomia no Siena College, também
empregará e treinará estudantes.
Os pesquisadores usarão conjuntos de dados astronômicos como o DESI Legacy Survey, WISE e
GALEX imagens de cerca de 14.000 galáxias. Novas observações adicionais serão realizadas por
pessoal em ambos os campi usando o telescópio de ondas de avião de 0,7 m de Siena para obter novas
imagens de galáxias equipadas com um filtro personalizado a ser comprado através da concessão. Os
alunos da KU poderão observar remotamente com o telescópio Siena, já que já passaram por um curso
de Astronomia Observacional articular em 2021 e 2023.
Alcance da Comunidade
O trabalho também incluirá estudantes do ensino médio no Kansas e em Nova Jersey, já que a
concessão estende um programa que Rudnick começou há anos para trazer cursos de astronomia de
nível universitário para as escolas secundárias. A nova bolsa encontrou uma aula de astronomia do
ensino médio afiliada ao Siena College e estende o curso já oferecido na Lawrence High School, perto
do campus Lawrence da KU. O trabalho de Rudnick nesta classe lhe rendeu um Prêmio de Bolsas
Comuns da KU em 2020.
“Esses fundos ampliarão a longevidade do programa do ensino médio até 2026”,disse Rudnick. “Em
colaboração com os fundos da KU, conseguimos comprar 11 MacBook Pros para a escola. Dado que os
alunos só têm iPads, que não são adequados para as atividades de pesquisa que precisavam realizar,
essa bolsa facilitou a aquisição de computadores que permitirão sua pesquisa.
https://www.legacysurvey.org/
https://wise2.ipac.caltech.edu/docs/release/allsky/
http://www.galex.caltech.edu/about/overview.html
https://www.siena.edu/departments/physics-and-astronomy/breyo-observatory/
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O projeto agora tem um carrinho de laptop dedicado para a classe, permitindo que os alunos realizem
seus projetos de pesquisa, disse ele, e o influxo de computadores permitiu que os organizadores
expandissem o tamanho da turma.
“Anteriormente, o tamanho das turmas no ensino médio era de cerca de 8 a 10 alunos”, disse Rudnick.
“Agora, no início do ano, temos 22 alunos. É um crescimento significativo, com o objetivo de dobrar o
tamanho da classe.”
O material neste comunicado de imprensa vem da organização de pesquisa de origem. O conteúdo
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