ALMA captura a imagem mais detalhada de sempre do núcleo turbulento da Via Láctea

“É um lugar de extremos, invisível aos nossos olhos, mas agora revelado com detalhes extraordinários”, diz Ashley Barnes, astrónoma do Observatório Europeu do Sul (ESO), na Alemanha, e membro da equipa de investigação. As observações fornecem uma rara visão do gás frio, o ingrediente básico a partir do qual as estrelas são criadas, em toda a região conhecida como Zona Molecular Central (CMZ). Pela primeira vez, o gás frio em toda esta área foi mapeado com tanta precisão.

Mapeando a Zona Molecular Central

A região capturada na imagem se estende por mais de 650 anos-luz. Contém densas nuvens de gás e poeira que circundam o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. “É o único núcleo galáctico suficientemente próximo da Terra para podermos estudá-lo com tantos detalhes”, explica Barnes. O novo conjunto de dados revela estruturas em toda a CMZ em muitas escalas, desde formações massivas de gás abrangendo dezenas de anos-luz até pequenas nuvens que rodeiam estrelas individuais.

O levantamento responsável por este trabalho chama-se ACES, abreviação de ALMA CMZ Exploration Survey. O ACES concentra-se especificamente no gás molecular frio, o material que alimenta a formação de estrelas. Ao analisar os sinais deste gás, os investigadores descobriram um ambiente químico surpreendentemente complexo. A pesquisa detectou dezenas de moléculas, incluindo algumas relativamente simples, como o monóxido de silício, bem como compostos orgânicos mais complexos, como metanol, acetona ou etanol.

Formação Estelar Extrema Perto do Centro Galáctico

Na CMZ, o gás molecular frio move-se ao longo de filamentos alongados que afunilam o material em aglomerados densos onde as estrelas podem se formar. Os astrónomos compreendem este processo bastante bem nas partes mais calmas da Via Láctea, mas as condições perto do centro galáctico são muito mais intensas.

“A CMZ alberga algumas das estrelas mais massivas conhecidas na nossa galáxia, muitas das quais vivem rapidamente e morrem jovens, terminando as suas vidas em poderosas explosões de supernovas e até mesmo hipernovas,” afirma Steve Longmore, líder do ACES, professor de astrofísica na Universidade John Moores de Liverpool, no Reino Unido. Através do inquérito ACES, os investigadores esperam aprender como ambientes tão violentos influenciam o nascimento de estrelas e se as teorias actuais sobre a formação de estrelas permanecem válidas nestas condições extremas.

“Ao estudar como as estrelas nascem na CMZ, também podemos obter uma imagem mais clara de como as galáxias cresceram e evoluíram”, acrescenta Longmore. “Acreditamos que a região partilha muitas características com galáxias do Universo primordial, onde as estrelas se formavam em ambientes caóticos e extremos.”

Construindo o Maior Mosaico ALMA

Para reunir este enorme conjunto de dados, os astrónomos utilizaram o ALMA, um poderoso observatório operado pelo ESO e pelos seus parceiros no deserto chileno do Atacama. Isto marca a primeira vez que uma porção tão grande do centro galáctico foi pesquisada com o ALMA, resultando na maior imagem do observatório até agora. O mosaico final foi criado combinando muitas observações individuais, como se montasse peças de um quebra-cabeça. No céu, a imagem completa abrange um comprimento equivalente a três Luas cheias colocadas lado a lado.

“Previmos um elevado nível de detalhe ao concebermos o rastreio, mas ficámos genuinamente surpreendidos pela complexidade e riqueza reveladas no mosaico final,” diz Katharina Immer, astrónoma do ALMA no ESO que também está envolvida no projeto. Os resultados do programa ACES estão descritos em cinco artigos aceitos para publicação em Avisos mensais da Royal Astronomical Societycom um sexto atualmente em revisão final.

Observações futuras revelarão ainda mais

“A próxima atualização de sensibilidade de banda larga do ALMA, juntamente com o Extremely Large Telescope do ESO, permitir-nos-á em breve avançar ainda mais nesta região – resolvendo estruturas mais finas, traçando uma química mais complexa e explorando a interação entre estrelas, gás e buracos negros com uma clareza sem precedentes,” diz Barnes. “Em muitos aspectos, este é apenas o começo.”

Artigos de pesquisa e disponibilidade de dados

Este trabalho é apresentado em uma série de artigos que descrevem os dados do ACES, que aparecerão em Avisos mensais da Royal Astronomical Society:

Artigo I – ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) I: Artigo de visão geral Artigo II – ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) II: imagens contínuas de 3mm Artigo III – ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) III: Redução de dados de linhas moleculares e dados de HNCO e HCO+ Artigo IV – ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) IV: Dados das duas janelas espectrais de largura intermediária Artigo V — ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) V: CS(2-1), SO 2_3-1_2, CH3CHO 5_(1,4)-4_(1,3), HC3N(11-10) e dados das linhas H40A Artigo VI — ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) VI: ALMA Large Program revela uma zona molecular central altamente filamentar (em fase de pequena revisão)

O conjunto de dados completo estará disponível através do Portal Científico ALMA em https://almascience.org/alma-data/lp/aces.

Colaboração global por trás do projeto ACES

A colaboração ACES inclui mais de 160 cientistas, desde estudantes de mestrado a investigadores reformados, representando mais de 70 instituições na Europa, América do Norte e do Sul, Ásia e Austrália. O projeto foi iniciado e liderado pelo investigador principal Steven Longmore (Universidade John Moores de Liverpool, Reino Unido), juntamente com os co-PIs Ashley Barnes (Observatório Europeu do Sul, Alemanha), Cara Battersby (Universidade de Connecticut, EUA (Connecticut)), John Bally (Universidade do Colorado Boulder, EUA), Laura Colzi (Centro de Astrobiología, Madrid, Espanha (CdA)), Adam Ginsburg (Universidade da Flórida, EUA (Flórida)), Jonathan Henshaw (Instituto Max Planck de Astronomia, Heidelberg, Alemanha), Paul Ho (Instituto de Astronomia e Astrofísica da Academia Sinica, Taiwan), Izaskun Jiménez-Serra (CdA), JM Diederik Kruijssen (COOL Research DAO), Elisabeth Mills (Universidade de Kansas, EUA), Maya Petkova (Universidade de Tecnologia Chalmers, Suécia), Mattia Sormani (Dipartimento de Ciência e Alta Tecnologia (DiSAT), Universidade de Insubria, Itália), Robin Tress (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suíça e Institut für Theoretische Astrophysik, Universität Heidelberg, Alemanha), Daniel Walker (Nó do Centro Regional ALMA do Reino Unido, Universidade de Manchester, Reino Unido) e Jennifer Wallace (Connecticut).

Dentro do ACES, o grupo de trabalho de redução de dados do ALMA é coordenado por Adam Ginsburg, Daniel Walker e Ashley Barnes. Colaboradores incluem Nazar Budaiev (Flórida), Laura Colzi (CdA), Savannah Gramze (Flórida), Pei-Ying Hsieh (Observatório Astronômico Nacional do Japão, Mitaka, Tóquio, Japão), Desmond Jeff (Flórida), Xing Lu (Observatório Astronômico de Xangai, Academia Chinesa de Ciências, China), Jaime Pineda (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Alemanha), Marc Pound (Universidade de Maryland, EUA) e Álvaro Sánchez-Monge (Institut de Ciències de l’Espai, CSIC, Bellaterra, Espanha; Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Castelldefels, Espanha), juntamente com mais de 30 investigadores adicionais que ajudaram na redução de dados.