O Telescópio Espacial Romano Nancy Grace da NASA estudará fluxos finos de estrelas que se estendem muito além das bordas aparentes de muitas galáxias. Missões como os telescópios espaciais Hubble e James Webb teriam que juntar centenas de pequenas imagens para ver essas estruturas ao redor de galáxias próximas na íntegra. Roman fará isso em um único instantâneo. Os astrônomos usarão essas observações para explorar como as galáxias crescem e a natureza da matéria escura.
Os fluxos estelares parecem fios de cabelo etéreos que se estendem para fora de algumas galáxias, vagando pacificamente pelo espaço como parte do halo – uma região esférica ao redor de uma galáxia. Mas essas fugas estelares são sinais de um antigo drama em escala cósmica que serve como registros fósseis do passado de uma galáxia. Estudá-los transforma astrônomos em arqueólogos galácticos.

"Os halos são feitos principalmente de estrelas que foram retiradas de outras galáxias", disse Tjitske Starkenburg, pós-doutorando da Northwestern University em Evanston, Illinois, que examinou o potencial de Roman nessa área. "As imagens amplas e profundas de Roman serão nítidas o suficiente para que possamos resolver estrelas individuais nos halos de outras galáxias, tornando possível estudar fluxos estelares em um grande número de galáxias pela primeira vez."

A equipe, liderada por Starkenburg, compartilhará seus resultados na 240ª reunião da American Astronomical Society em Pasadena, Califórnia, hoje.

Canibalismo galáctico, estrelas roubadas

As simulações apoiam a teoria de que as galáxias crescem em parte devorando grupos menores de estrelas. Uma galáxia anã capturada em órbita por uma maior torna-se distorcida pela gravidade. Suas estrelas pingam, traçando arcos e voltas ao redor da galáxia maior até que finalmente se tornem seus membros mais novos.

"À medida que estrelas individuais vazam da galáxia anã e caem na mais massiva, elas formam correntes longas e finas que permanecem intactas por bilhões de anos", disse Sarah Pearson, pós-doutoranda do Hubble na Universidade de Nova York em Nova York e o principal autor de um estudo separado, também publicado no The Astrophysical Journal , sobre as observações projetadas da missão nesta área. "Assim, correntes estelares guardam segredos do passado e podem iluminar bilhões de anos de evolução."

Os astrônomos capturaram esse processo canibal em ação usando telescópios como o satélite Gaia da ESA (Agência Espacial Européia), que é ajustado para medir as posições e movimentos das estrelas em nossa galáxia Via Láctea. Roman estenderá essas observações fazendo medições semelhantes de estrelas na Via Láctea e em outras galáxias.

A Via Láctea abriga pelo menos 70 correntes estelares, o que significa que provavelmente comeu pelo menos 70 galáxias anãs ou aglomerados de estrelas globulares – grupos de centenas de milhares de estrelas gravitacionalmente ligadas. As imagens da Via Láctea de Roman poderiam permitir que os astrônomos reunissem instantâneos a tempo de mostrar o movimento das estrelas. Isso nos ajudará a aprender de que matéria escura – matéria invisível que só podemos detectar por meio de seus efeitos gravitacionais em objetos visíveis – é feita.

Uma teoria sugere que a matéria escura é "fria", ou composta de partículas pesadas e lentas. Se assim for, ele deve se agrupar dentro de halos de galáxias, o que perturbaria os fluxos estelares de maneiras que Roman poderia ver. Ao detectar ou descartar essas distorções, Roman poderia restringir os candidatos para o que a matéria escura poderia ser feita.

Os astrônomos também estão ansiosos para estudar correntes estelares em várias galáxias vizinhas da Via Láctea. Eles não são bem estudados em outras galáxias porque são muito fracos e distantes. Eles também são tão vastos que podem envolver uma galáxia inteira. É preciso uma visão panorâmica incomparável como a de Roman para capturar imagens grandes e detalhadas o suficiente para vê-las.

Correntes estelares especialmente indescritíveis que se formaram quando a Via Láctea desviou estrelas de aglomerados globulares de estrelas foram detectadas antes, mas nunca foram encontradas em outras galáxias. Eles são mais fracos porque contêm menos estrelas, o que os torna muito mais difíceis de detectar em outras galáxias mais distantes.

Roman pode detectá-los em várias de nossas galáxias vizinhas pela primeira vez. A visão ampla, nítida e profunda da missão deve revelar estrelas individuais nessas estruturas enormes e escuras. Em um estudo anterior publicado no The Astrophysical Journal Pearson liderou o desenvolvimento de um algoritmo para procurar sistematicamente fluxos estelares originários de aglomerados globulares em galáxias vizinhas.

O novo estudo de Starkenburg aumenta a imagem ao prever que Roman deve ser capaz de detectar dezenas de fluxos em outras galáxias que se originaram de galáxias anãs, oferecendo uma visão sem precedentes sobre a forma como as galáxias crescem.

“É emocionante aprender mais sobre nossa Via Láctea, mas se realmente queremos entender a formação de galáxias e a matéria escura, precisamos de um tamanho de amostra maior”, disse Starkenburg. "Estudar correntes estelares em outras galáxias com Roman nos ajudará a ver o quadro maior." + Explorar mais

Galáxia anã antiga reconstruída com computador voluntário MilkyWay@home