À esquerda, uma das galáxias ultra-difusas que foram analisadas na simulação. À direita, a imagem da galáxia DF2, que é quase transparente. Crédito:ESA / Hubble.
Como o nome sugere, galáxias ultradifusas, ou UDGs, são galáxias anãs cujas estrelas estão espalhadas por uma vasta região, resultando em brilho de superfície extremamente baixo, tornando-os muito difíceis de detectar. Várias perguntas sobre UDGs permanecem sem resposta:Como esses anões acabaram tão estendidos? Seus halos de matéria escura - os halos de matéria invisível que cercam as galáxias - são especiais?
Agora uma equipe internacional de astrônomos, co-liderado por Laura Sales, um astrônomo da Universidade da Califórnia, Riverside, relatórios em Astronomia da Natureza que usou simulações sofisticadas para detectar alguns UDGs "apagados" em ambientes de baixa densidade no universo. Uma galáxia extinta é aquela que não forma estrelas.
"O que detectamos está em desacordo com as teorias da formação de galáxias, uma vez que as anãs extintas precisam estar em aglomerados ou ambientes de grupo para que seu gás seja removido e pare de formar estrelas, "disse Sales, professor associado de física e astronomia. "Mas os UDGs extintos que detectamos estão isolados. Fomos capazes de identificar alguns desses UDGs extintos no campo e rastrear sua evolução para trás no tempo para mostrar que se originaram em órbitas backsplash."
Aqui, "no campo" refere-se a galáxias isoladas em ambientes mais silenciosos e não em um grupo ou ambiente de cluster. Sales explicou que uma galáxia backsplash é um objeto que parece uma galáxia isolada hoje, mas no passado era um satélite de um sistema mais massivo - semelhante a um cometa, que visita nosso sol periodicamente, mas passa a maior parte de sua jornada isolado, longe da maior parte do sistema solar.
"Galáxias isoladas e galáxias satélite têm propriedades diferentes porque a física de sua evolução é bastante diferente, "disse ela." Essas galáxias backsplash são intrigantes porque compartilham propriedades com a população de satélites do sistema ao qual pertenceram, mas hoje são observados como isolados do sistema. "
A imagem mostra a queda de uma galáxia ultradifusa azul em um sistema de galáxias e sua subsequente ejeção como uma galáxia ultradifusa vermelha (já tendo perdido seu gás). Crédito:Vanina Rodriguez.
Galáxias anãs são pequenas galáxias que contêm de 100 milhões a alguns bilhões de estrelas. Em contraste, a Via Láctea tem de 200 bilhões a 400 bilhões de estrelas. Embora todos os UDGs sejam galáxias anãs, todas as galáxias anãs não são UDGs. Por exemplo, em luminosidade semelhante, anões apresentam uma grande variedade de tamanhos, de compacto a difuso. UDGs são a extremidade final da maioria dos objetos estendidos em uma determinada luminosidade. Um UDG tem o conteúdo estelar de uma galáxia anã, 10-100 vezes menor que a Via Láctea. Mas seu tamanho é comparável ao da Via Láctea, dando-lhe o brilho superficial extremamente baixo que o torna especial.
Sales explicou que o halo de matéria escura de uma galáxia anã tem uma massa pelo menos 10 vezes menor que a Via Láctea, e as escalas de tamanho de forma semelhante. UDGs, Contudo, quebrar essa regra e mostrar uma extensão radial comparável à de galáxias muito maiores.
"Uma das teorias populares para explicar isso era que os UDGs são 'Via Láctea fracassados, 'significando que eles estavam destinados a ser galáxias como a nossa Via Láctea, mas de alguma forma falharam em formar estrelas, "disse José A. Benavides, um estudante de graduação no Instituto de Astronomia Teórica e Experimental da Argentina e o primeiro autor do artigo de pesquisa. "Agora sabemos que este cenário não pode explicar todos os UDGs. Portanto, modelos teóricos estão surgindo onde mais de um mecanismo de formação pode ser capaz de formar esses objetos ultradifusos."
De acordo com Vendas, o valor do novo trabalho é duplo. Primeiro, a simulação usada pelos pesquisadores, chamado TNG50, predisse com sucesso UDGs com características semelhantes aos UDGs observados. Segundo, os pesquisadores descobriram alguns UDGs extintos raros para os quais não têm mecanismo de formação.
"Usando TNG50 como uma 'máquina do tempo' para ver como os UDGs chegaram onde estão, descobrimos que esses objetos eram satélites vários bilhões de anos antes, mas foram expulsos para uma órbita muito elíptica e parecem isolados hoje, " ela disse.
Os pesquisadores também relatam que, de acordo com suas simulações, UDGs extintos podem comumente constituir 25% de uma população ultradifusa de galáxias. Em observações, Contudo, essa porcentagem é muito menor.
"Isso significa que muitas galáxias anãs espreitando no escuro podem ter permanecido sem serem detectadas por nossos telescópios, "Sales disse." Esperamos que nossos resultados inspirem novas estratégias para o levantamento do universo de baixa luminosidade, o que permitiria um censo completo desta população de galáxias anãs. "
O estudo é o primeiro a resolver a miríade de ambientes - de anões isolados a anões em grupos e clusters - necessários para detectar UDGs, e com resolução alta o suficiente para estudar sua morfologia e estrutura.
Próximo, a equipe de pesquisa continuará seu estudo de UDGs em simulações de TNG50 para entender melhor por que essas galáxias são tão extensas em comparação com outras galáxias anãs com o mesmo conteúdo estelar. Os pesquisadores usarão o telescópio Keck no Havaí, um dos telescópios mais poderosos do mundo, para medir o conteúdo de matéria escura de UDGs no aglomerado de Virgem, o aglomerado de galáxias mais próximo da Terra.
"Futuros telescópios, como o Large Synoptic Survey Telescope ou o Roman Space Telescope, fique online nos próximos cinco a 10 anos com capacidade de detectar muitos mais desses UDGs intrigantes, "Vendas disse.
O artigo de pesquisa é intitulado "Galáxias ultra-difusas quiescentes no campo originadas de órbitas backsplash."
