MeerKAT encontra 49 novas galáxias com gás de hidrogénio

As estrelas nascem em enormes nuvens de gás, constituídas sobretudo por hidrogénio, que flutuam no espaço. Astrónomos como eu estudam este gás porque ajuda a compreender como as estrelas e as galáxias se formam e crescem.

O gás de hidrogénio emite um brilho ténue, invisível ao olho humano, mas que pode ser observado com um telescópio sintonizado para detetar ondas de rádio.

Recentemente, os meus colegas e eu utilizámos um telescópio deste tipo - o radiotelescópio MeerKAT, na África do Sul - para procurar gás de hidrogénio numa galáxia específica. Observámos durante menos de três horas, um período bastante curto, tendo em conta quão fraco é o brilho do hidrogénio.

Quando analisámos os resultados, tivemos uma enorme surpresa. Em vez de detetarmos gás de hidrogénio na galáxia que era o nosso alvo, encontrámo-lo em nada menos do que 49 galáxias até então desconhecidas. Os nossos resultados foram publicados na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Gás nas galáxias

As grandes nuvens de gás onde as estrelas nascem chamam-se nebulosas. Quando as estrelas acabam por morrer, expulsam o seu gás para o meio envolvente, onde este arrefece com o tempo e dá origem a novas nebulosas.

As galáxias são como enormes fábricas nas quais o ciclo de vida das estrelas se repete continuamente. Para compreender devidamente as galáxias e a forma como crescem e evoluem, os astrónomos têm de considerar tanto as estrelas como o gás que as constitui.

Um fenómeno que nos interessa especialmente são os «eventos de fusão», nos quais duas galáxias colidem e se unem numa galáxia única e maior. Estes acontecimentos também podem afetar o gás e desencadear a formação de estrelas.

O estudo do gás pode muitas vezes revelar-nos a história de uma galáxia. Frequentemente, o gás estende-se muito mais além do que as estrelas das galáxias.

Quando observamos rastos de gás perturbado, isso é um indício clássico de que ocorreu recentemente uma fusão ou interação entre galáxias.

No entanto, o gás galáctico não é facilmente visível através de telescópios óticos. Felizmente, os radiotelescópios são uma excelente ferramenta para localizar gás de hidrogénio.

O radiotelescópio MeerKAT

O radiotelescópio MeerKAT, na África do Sul, celebrou recentemente o seu quinto aniversário. É um dos telescópios «precursores» do muito maior Square Kilometre Array (SKA), um projeto em construção na África do Sul e na Austrália.

O MeerKAT já alcançou resultados notáveis, desde a deteção de galáxias rádio gigantes até ao estudo do centro da nossa própria galáxia, a Via Láctea.

Estão em curso grandes projetos de levantamento com o MeerKAT para estudar o gás de hidrogénio associado à formação de estrelas nas galáxias. Entre eles contam-se os levantamentos MIGHTEE-HI e LADUMA; este último utilizará o MeerKAT durante mais de 3,000 horas para procurar gás de hidrogénio numa zona do céu com galáxias muito distantes.

Estes levantamentos centram-se especificamente na procura de gás de hidrogénio e são planeados e executados cuidadosamente com esse objetivo.

Mas esta não é a única utilização possível para o MeerKAT. Os astrónomos também podem propor observações de «tempo aberto» para abordar outras questões ou objetivos científicos.

Foi assim que surgiu esta descoberta. Eu esperava detetar gás de hidrogénio numa galáxia específica com o MeerKAT, pois é o telescópio mais sensível para este tipo de estudos.

Não encontrámos gás de hidrogénio nessa galáxia, o que não foi problemático. Nós, astrónomos, nem sempre encontramos aquilo que procuramos.

Contudo, ao inspecionar os dados do MeerKAT, reparei em algum gás situado longe da galáxia-alvo. Por isso, investigámos mais a fundo.

Com técnicas desenvolvidas para os grandes levantamentos científicos do MeerKAT, como o LADUMA, encontrámos muito mais gás. No total, registámos 49 deteções.

Conheça os 49ers

Cada deteção de gás nestas galáxias era inteiramente nova. Em pouco mais de duas horas de observação, o MeerKAT revelou vários grupos de galáxias vizinhas.

Algumas destas vizinhas estão até a interagir entre si, como evidencia o seu conteúdo gasoso. Isto não era de todo percetível apenas pela observação das imagens óticas das suas estrelas.

Num dos casos, uma galáxia está a retirar gás a duas galáxias companheiras e a utilizá-lo para alimentar a sua própria formação estelar.

Dei informalmente a esta coleção de galáxias a alcunha de 49ers, uma referência aos mineiros da corrida ao ouro da Califórnia de 1849.

Embora o MeerKAT tenha recolhido em apenas algumas horas as observações que continham as 49 pepitas de ouro, separá-las exigiu várias outras ferramentas.

Entre elas estiveram o supercomputador em nuvem ilifu, onde reduzimos as observações do MeerKAT («redução de dados» é uma espécie de pré-processamento que torna úteis as observações brutas), e uma ferramenta de visualização de dados chamada CARTA, utilizada na descoberta inicial das 49 novas galáxias.

Também examinámos os nossos dados com o iDaVIE-v, um programa de realidade virtual para visualizar conjuntos de dados astronómicos em 3D. Este programa já foi usado em novas descobertas, como as galáxias de anel polar.

Mais pepitas de ouro por encontrar

Encontrar 49 novas galáxias num período de observação tão curto é bastante invulgar, mesmo com um telescópio tão potente como o MeerKAT. Ainda assim, sabemos que há mais galáxias à espera de ser encontradas em observações futuras e já existentes do MeerKAT.

Noutro trabalho recente, a nossa equipa encontrou vestígios de gás em mais de 80 galáxias - a maioria inteiramente nova - distribuídas por três observações distintas do MeerKAT. Cada uma destas observações estava inicialmente concentrada numa única galáxia, tal como a observação de «tempo aberto» em que encontrámos os 49ers.

O que iremos descobrir a seguir? Não sabemos, mas estamos confiantes de que, com o MeerKAT - e, mais tarde, com o seu sucessor mais potente, o telescópio SKA - os astrónomos encontrarão muitas mais pepitas de ouro.

Marcin Glowacki, Investigador Associado, Curtin University

Este artigo é republicado de The Conversation ao abrigo de uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.