Tecnologia Científica

Astrônomos modelam, determinam como as galáxias de disco evoluem tão suavemente
Impulsos gravitacionais de aglomerados massivos alteram as órbitas das estrelas , descobriram os pesquisadores.
Por Iowa State University - 28/09/2020


Esta ilustração mostra como duas órbitas de estrelas de amostra são espalhadas a partir de órbitas quase circulares pela gravidade de aglomerados massivos dentro das galáxias. Os pesquisadores descobriram que milhões de mudanças orbitais, como as mostradas aqui, suavizam o perfil geral de luz dos discos de galáxias. A estrela azul está espalhada várias vezes. A estrela laranja é capturada pela gravidade de um aglomerado e se move ao seu redor. Uma galáxia espiral relativamente lisa típica (UGC 12224) é mostrada no fundo. Crédito: Jian Wu. Imagem da galáxia do Sloan Digital Sky Survey

Simulações de computador estão mostrando aos astrofísicos como aglomerados massivos de gás dentro das galáxias espalham algumas estrelas de suas órbitas, criando eventualmente o esmaecimento exponencial suave no brilho de muitos discos de galáxias.

Pesquisadores da Iowa State University, da University of Wisconsin-Madison e da IBM Research desenvolveram estudos avançados que começaram há quase 10 anos. Eles se concentraram originalmente em como aglomerados massivos em galáxias jovens afetam as órbitas das estrelas e criam discos de galáxias com centros brilhantes desbotando para bordas escuras.

(Como Curtis Struck, um professor de física e astronomia do estado de Iowa, escreveu em um resumo de pesquisa de 2013: "Nos discos da galáxia, as cicatrizes de uma infância difícil e manchas de adolescente, tudo se suaviza com o tempo."

Agora, o grupo é coautor de um novo artigo que diz que suas ideias sobre a formação de discos exponenciais se aplicam a mais do que galáxias jovens. É também um processo robusto e universal em todos os tipos de galáxias. Afinal, os discos exponenciais são comuns em galáxias espirais, galáxias elípticas anãs e algumas galáxias irregulares.

Como os astrofísicos podem explicar isso?

Usando modelos realistas para rastrear a dispersão de estrelas dentro das galáxias, "sentimos que temos uma compreensão muito mais profunda dos processos físicos que resolvem este problema-chave de quase 50 anos", disse Struck.

"A natureza da dispersão é muito mais complexa do que imaginávamos anteriormente", disse Struck. "Apesar de toda essa complexidade em escalas pequenas, ainda é a média para a distribuição de luz suave em escalas grandes."


Impulsos gravitacionais de aglomerados massivos alteram as órbitas das estrelas , descobriram os pesquisadores. Como resultado, a distribuição geral das estrelas do disco muda, e o perfil de brilho exponencial é um reflexo dessa nova distribuição estelar.

As descobertas dos astrofísicos são relatadas em um artigo publicado online recentemente pelo Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . Os co-autores são golpeados; Jian Wu, estudante de doutorado em física e astronomia no estado de Iowa; Elena D'Onghia, professora associada de astronomia em Wisconsin; e Bruce Elmegreen, um cientista pesquisador do Thomas J. Watson Research Center da IBM em Yorktown Heights, Nova York.

Estrelas estão espalhadas, discos são suavizados

A última modelagem por computador - liderada por Wu - é a pedra angular de anos de melhorias no modelo, disse Struck. Modelos anteriores tratavam as forças gravitacionais dos componentes da galáxia de maneira mais aproximada e os pesquisadores estudaram menos casos.

Os modelos mais recentes mostram como aglomerados de estrelas e aglomerados de gases interestelares dentro das galáxias podem alterar as órbitas de estrelas próximas. Alguns eventos de dispersão de estrelas mudam significativamente as órbitas das estrelas, até mesmo pegando algumas estrelas em loops ao redor de aglomerados massivos antes que possam escapar para o fluxo geral de um disco de galáxia. Muitos outros eventos de espalhamento são menos poderosos, com menos estrelas espalhadas e as órbitas permanecem mais circulares.

"A natureza da dispersão é muito mais complexa do que imaginávamos anteriormente", disse Struck. "Apesar de toda essa complexidade em escalas pequenas, ainda é a média para a distribuição de luz suave em escalas grandes."

Os modelos também dizem algo sobre o tempo que leva para esses discos exponenciais de galáxias se formarem, de acordo com o artigo dos pesquisadores. Os tipos de aglomerados e densidades iniciais dos discos afetam a velocidade da evolução, mas não a suavidade final no brilho.

Velocidade, neste caso, é um termo relativo porque os prazos para esses processos são de bilhões de anos.

Ao longo de todos esses anos, e mesmo com galáxias modelo onde as estrelas são inicialmente distribuídas de várias maneiras, Wu disse que os modelos mostram a onipresença do processo de dispersão de estrelas para queda exponencial.

"A dispersão estelar é muito geral e universal", disse ele. "Funciona para explicar a formação de discos exponenciais em muitos casos."

 

.
.

Leia mais a seguir