Hoje, na 233ª reunião da AAS em Seattle, astrônomos do Sloan Digital Sky Survey (SDSS) anunciaram que desenvolveram uma nova ferramenta para encontrar fusões de galáxias ocultas em dados do mapeamento de galáxias próximas no Apache Point Observatory (MaNGA) levantamento do SDSS. Esses resultados mostram que, indo além de simples pesquisas de fusão de galáxias com base apenas em sua aparência, os astrônomos agora serão capazes de encontrar mais fusões de galáxias do que nunca.

"A fusão de galáxias é a chave para entender a evolução das galáxias, mas encontrá-los pode ser complicado, "diz Rebecca Nevin, da Universidade do Colorado, o principal autor do estudo. Nevin está apresentando este trabalho esta semana como uma palestra de dissertação, uma vez que formou a base de seu doutorado. tese no Colorado com a professora Julie Comerford.

Um par de galáxias fundidas é uma das vistas mais bonitas da astronomia, com correntes gigantescas de estrelas e formas incomuns, às vezes semelhantes a animais (por exemplo, as Antenas, Camundongos, Girino, ou galáxias de pinguim). Contudo, essas belas características visíveis são visíveis e são encontradas apenas em uma pequena fração de galáxias em fusão - e mesmo assim apenas por uma pequena parte dos bilhões de anos que leva para duas galáxias se fundirem totalmente em uma. Algumas galáxias que de outra forma parecem "normais" podem ainda estar em processo de fusão.

Os astrônomos desenvolveram uma maneira de encontrar essas fusões ocultas. Eles criaram um método que usa simulações de fusão de galáxias para prever como seriam as fusões e como as estrelas nas galáxias se moveriam. Ao comparar seus resultados com as observações de galáxias da pesquisa Mapping Nearby Galaxies at Apache Point Observatory (MaNGA) do SDSS, os astrônomos serão capazes de fazer muito melhor na identificação de galáxias em fusão na natureza.

"Essas simulações nos permitem prever os sinais mais sutis da fusão de galáxias, para que possamos encontrar fusões em dados SDSS que estavam ocultos anteriormente, "explica Laura Blecha (Universidade da Flórida), outro membro importante da equipe.

O que a equipe está apresentando hoje é a parte de seu método que analisa imagens de galáxias. Eles basicamente fizeram um álbum de fotos galácticas, incluindo fotos de galáxias em todos os estágios de fusão. No passado, os "álbuns de fotos" dos astrônomos das fusões de galáxias eram esparsos, incluindo apenas galáxias em estágio de fusão, onde pareciam fusões espetaculares.

"Hoje em dia, seria totalmente impensável tirar apenas uma ou duas selfies por ano, "disse Nevin." Nós modernizamos o álbum de fotos da fusão de galáxias - agora é como tirar uma selfie de fusão de galáxias por dia durante anos. "

Os astrônomos planejam tornar esses extensos álbuns de fotos disponíveis publicamente para todos. Astrônomos os usarão para estudar como as galáxias mudam à medida que passam por fusões.

O trabalho da equipe até agora já é um passo gigante na identificação de fusões, mas eles já estão dando o próximo passo. Eles já começaram a incorporar dados sobre como as estrelas se movem nas galáxias do levantamento SDSS MaNGA. Isso permitirá que a equipe identifique ainda mais fusões - aquelas em que a galáxia parece completamente "normal".

A chave para esta nova análise é incorporar dados do MaNGA sobre como as estrelas dentro das galáxias se movem. "Indo além das imagens por si só e incorporando cinemática estelar, encontraremos muito mais galáxias se fundindo, "diz Karen Masters of Haverford College, o porta-voz do SDSS. "Seremos capazes de aprender como o processo de fusão impacta como as galáxias em nosso Universo evoluem."

Essas cinemáticas estelares são reveladas nos mapas criados pelo levantamento MaNGA do SDSS. Como os espectros que MaNGA observa vêm da luz de todas as estrelas em uma parte específica de uma galáxia, estrelas, os espectros são ligeiramente deslocados pelo efeito Doppler - desviados para o azul para as partes de uma galáxia que se movem em direção à Terra e desviados para o vermelho para as partes que se afastam da Terra. Essas mudanças sutis revelam como as estrelas estão se movendo pela galáxia.

Quando as galáxias se fundem, as estrelas neles quase nunca colidem, mas eles são jogados ao redor, criando distorções dramáticas no padrão de como as estrelas se movem pela galáxia - padrões que os astrônomos chamam de "cinemática estelar". Em um típico, galáxia espiral sem fusão, as estrelas giram de uma forma simples, padrão previsível. Mas se tal galáxia está passando por uma fusão, aquele padrão simples se torna caótico, criando arranjos selvagens (mas previsíveis) de movimento estelar. Quando os padrões de movimento estelar de uma galáxia foram distorcidos por uma fusão, os dados cinemáticos estelares da MaNGA fornecem evidências diretas da fusão. A equipe de Nevin, que inclui astrônomos da University of Colorado Boulder, a Universidade da Flórida, e Princeton University, está começando a adicionar dados cinemáticos estelares em seu trabalho.

"À medida que melhoramos nossos algoritmos de aprendizado de máquina para incorporar a cinemática estelar de galáxias em fusão, somos capazes de identificar diferentes fases da fusão. As perturbações nas estrelas podem durar mais do que imagens de assinaturas de uma fusão, como caudas de maré fracas, que desaparece muito mais rápido. Isso significa que podemos identificar as fases posteriores da fusão, quando na imagem as galáxias se parecem com galáxias normais. Esta é uma nova técnica poderosa no estudo da fusão de galáxias. "

Compreender as fusões não é importante apenas para astrônomos como a equipe de Nevin; essa compreensão pode nos ajudar a prever o futuro de nossa própria Galáxia. A Via Láctea se fundirá com as Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães em cerca de 2,5 bilhões de anos - e, então, prevê-se que se fundirá com a muito mais massiva galáxia de Andrômeda em cinco bilhões de anos, combinando para formar uma única supergaláxia, que alguns apelidam de "Milkdromeda". Este evento pode jogar o Sol para fora da galáxia, mas não importa para os futuros habitantes da Terra, que terá sido engolido pelo Sol ao se transformar em uma estrela gigante vermelha ao mesmo tempo. Mas talvez nossos descendentes vejam isso por si próprios enquanto viajam entre as estrelas.