As “primas pequenas” da Via Láctea podem conter pistas do Universo primitivo

Posted on 1 dia ago by astronomia

As galáxias anãs ultra-fracas – minúsculas galáxias satélite que orbitam a Via Láctea – há muito que são consideradas fósseis cósmicos. Agora, um novo estudo publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society utiliza um conjunto sem precedentes de simulações para mostrar até que ponto estes sistemas ténues podem reflectir as condições do Universo primitivo e explicar-nos por que razão algumas galáxias cresceram e outras não.

(A) Distribuição da matéria escura na nossa vizinhança no Universo, o chamado Grupo Local de galáxias. Os dois grandes halos de matéria escura correspondem aos da Via Láctea e da galáxia de Andrómeda; (B) ampliação da matéria escura dentro e em torno de um pequeno halo, cerca de 700 milhões de anos após o Big Bang; (C) estrelas e gás no centro do pequeno halo de matéria escura numa das simulações.
Crédito: J. Sureda/A. Fattahi/S. Brown

Podem também revelar como era o “clima” mais antigo do Universo – por exemplo, o nível de radiação e como isso influenciou a formação de estrelas e os locais onde estas se formaram.

As galáxias anãs são frequentemente descritas como primas pequenas da Via Láctea. Formam-se em pequenos halos de matéria escura, previstos pelo modelo padrão da cosmologia. Os exemplos mais ténues desses sistemas são extremos tanto em tamanho como em fragilidade, e situam-se na fronteira do nosso conhecimento acerca da formação de galáxias e da matéria escura.

“Neste trabalho, apresentámos um conjunto totalmente novo de simulações cosmológicas centradas nas galáxias mais ténues do Universo, com uma resolução sem precedentes. Esta é, de longe, a maior amostra de tais galáxias alguma vez simulada com estas resoluções”, afirmou a professora Dra. Azadeh Fattahi, do OKC (Oskar Klein Centre) em Estocolmo, que liderou o novo estudo com a colaboração LYRA, em parceria com a Universidade de Durham e a Universidade do Hawaii.

“As galáxias mais pequenas são designadas por galáxias anãs ultra-fracas, cuja massa é um milhão de vezes inferior à da Via Láctea ou ainda menos. Devido ao seu pequeno tamanho, estas galáxias têm-se revelado muito difíceis de modelar e simular”. Este novo conjunto de simulações representa um grande passo em frente, permitindo uma visão sistemática de como estas galáxias se formam e evoluem.

Uma analogia prática

“Uma analogia útil… é com as plantas e as culturas e a forma como o seu crescimento é sensível às condições meteorológicas”, afirmou Shaun Brown, que liderou o estudo enquanto trabalhava no OKC e na Universidade de Durham.

“Da mesma forma que o rendimento de uma colheita no verão pode, indirectamente, dizer-nos muito sobre como deve ter sido o tempo na primavera, as propriedades das galáxias anãs ténues de hoje podem dizer-nos muito sobre as condições, ou o clima, do Universo numa época muito anterior”.

O que torna estes resultados especialmente oportunos é o facto de as simulações não se limitarem a reproduzir galáxias anãs pouco luminosas – sugerem que estes objetos locais podem servir como uma sonda para o “clima” mais primitivo do Universo. A equipa explorou de que forma diferentes pressupostos sobre o ambiente de radiação primitivo influenciam quais os pequenos halos de matéria escura que conseguem, de todo, formar estrelas.

“No artigo científico, estudámos duas hipóteses diferentes sobre as propriedades do Universo primitivo, quando tinha menos de 500 milhões de anos, para compreender o efeito nas propriedades destas pequenas galáxias hoje, quando o Universo tem 13 mil milhões de anos”, explicou Brown.

“Descobrimos que estas pequenas galáxias ultra-fracas são muito sensíveis a estas alterações, enquanto galáxias mais massivas, como a nossa Via Láctea, não são realmente afectadas”, acrescentou. “Para as galáxias mais pequenas, as condições iniciais podem determinar se se tornam galáxias visíveis – ou se permanecem halos de matéria escura sem estrelas”.

Investigação futura

Essa sensibilidade abre um caminho claro para testar a física do Universo primitivo com as próximas observações. “É emocionante pensar que, num futuro próximo, teremos dados do Observatório Vera C. Rubin, que será capaz de detectar muitas mais destas anãs ultra-fracas em torno da Via Láctea”, afirmou a Dra. Fattahi.

Muitos astrónomos esperam que o Rubin consiga fornecer um censo quase completo das galáxias satélites da Via Láctea – e estas simulações sugerem que este censo poderá conter informações que vão muito além da nossa vizinhança local.

“O nosso trabalho sugere que estas próximas observações do Universo muito local serão capazes de restringir a forma como o Universo se apresentava na sua infância, algo a que actualmente não podemos aceder directamente com outras observações”, acrescentou a Dra. Fattahi.

O resultado é particularmente relevante à luz das recentes descobertas, pelo Telescópio Espacial James Webb, de galáxias no Universo primitivo, algumas das quais são inesperadamente massivas e brilhantes.

Se o Universo primitivo está a revelar surpresas a grandes distâncias, então as relíquias locais da mesma época – anãs ultra-fracas – podem constituir uma via adicional para compreender o que aconteceu.

No entanto, em investigações como esta, ainda há grandes desafios práticos a superar. “Executar estas simulações é um desafio extremamente dispendioso, tanto em termos de tempo como de recursos computacionais. No total, foram necessários mais de 6 meses para executar todas as simulações”, acrescentou a Dra. Fattahi.

“A simulação também produz quantidades muito grandes de dados (no total, cerca de 300 terabytes). Isto significou que muitos dos algoritmos antigos, concebidos para quantidades mais pequenas de dados, precisaram de ser actualizados e melhorados para lidar eficazmente com esta nova e grande quantidade de dados”.

Olhando para o futuro, a equipa da Dra. Fattahi planeia utilizar o novo conjunto de ferramentas para abordar questões que ainda estão em aberto na formação moderna de galáxias e estruturas, tais como: onde podemos encontrar a primeira geração de estrelas formadas no Universo? Ou o que é que as propriedades das galáxias anãs ultra-fracas nos dizem sobre a natureza da matéria escura?

// Real Sociedade Astronómica (comunicado de imprensa)
// Universidade de Estocolmo (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)

CCVALG
28.04.2026

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published in: 1 dia ago

O efeito “semelhante ao de um motor de carro” que aquece a nossa Via Láctea

Posted on 4 semanas ago by astronomia

Um novo estudo revelou que o halo de gás quente da nossa Via Láctea é mais quente na “parte sul” do que na “parte norte”, devido a um efeito semelhante ao de um motor de combustão interna que comprime o gás como um pistão.

Representação artística da Via Láctea, com duas das suas galáxias satélites – a Grande Nuvem de Magalhães e a Pequena Nuvem de Magalhães – no canto inferior esquerdo.
Crédito: ESA/Gaia/DPAC, S. Payne-Wardenaar, L. McCallum et al (2025), Kevinmloch, F. Fraternali

Simulações computacionais revelam que a Grande Nuvem de Magalhães – uma galáxia satélite situada abaixo, ou no lado sul, da nossa – atrai a Via Láctea, fazendo com que o gás na metade sul do halo se comprima e aqueça.

Segundo uma equipa de cientistas liderada pela Universidade de Groninga, nos Países Baixos, isto explica por que razão a metade sul do halo é até 12% mais quente do que a parte norte, acima do disco da Via Láctea, uma discrepância que foi medida em 2024 pelo observatório de raios X eROSITA, montado num telescópio espacial germano-russo.

As suas descobertas foram publicadas na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Muitas galáxias, incluindo a nossa, estão rodeadas por uma vasta esfera de matéria fina e quente, também conhecida como halo de gás quente.

Os cientistas estimam que o halo gasoso da nossa Via Láctea tenha uma massa de 100 mil milhões de massas solares, o que significa que há mais matéria no halo do que no disco galáctico. O halo, que tem uma temperatura de cerca de 2 milhões Kelvin (algumas centenas de vezes mais quente do que a superfície do Sol), é o “material de construção” do disco de gás e estrelas – incluindo o Sol – muito mais compacto e frio que se encontra no seu centro.

A Via Láctea, nas simulações de computador, é composta por três “componentes”: o disco em rotação com gás relativamente frio, o gás muito mais quente que o rodeia e um grande halo constituído por matéria escura.

A chamada simulação hidrodinâmica calcula os movimentos destes três componentes, causados pela atracção gravitacional das Nuvens de Magalhães – que estão a passar muito perto da Via Láctea -, ao longo de cerca de mil milhões de anos.

Os resultados mostram que o disco frio da Via Láctea está actualmente a mover-se em direcção às galáxias satélites a cerca de 40 quilómetros por segundo devido à gravidade da Grande Nuvem de Magalhães. Neste processo, a Via Láctea comprime o gás na parte inferior e o material aquece entre 13 e 20 por cento, de acordo com os cálculos.

A simulação também mostra que a diferença de temperatura entre as partes norte e sul do halo surgiu nos últimos 100 milhões de anos.

“Percebemos rapidamente, nas simulações, que havia um efeito de aquecimento”, afirmou Filippo Fraternali, professor de dinâmica dos gases e evolução das galáxias na Universidade de Groninga.

“Demorámos um pouco mais a perceber o que se passa aqui – nomeadamente a compressão do gás, tal como no pistão de um motor de combustão interna, que depois é aquecido e torna o lado sul do halo da nossa Via Láctea mais quente”.

Segundo os investigadores, as simulações podem também explicar mais assimetrias em torno da Via Láctea. Por exemplo, observam-se muito mais das chamadas nuvens de alta velocidade no lado norte da Via Láctea do que no lado sul. Estas regiões de gás – normalmente cerca de 100 vezes mais frias do que o material circundante – movem-se pela Galáxia a velocidades altamente anómalas.

“A menor pressão do gás circundante pode facilitar a formação e a sobrevivência dessas nuvens nesse local”, acrescentou Fraternali.

Inicialmente, os investigadores não estavam à procura do que descobriram. As simulações já tinham sido publicadas em 2019 como parte de uma tentativa de encontrar uma explicação para o movimento do gás em torno das Nuvens de Magalhães, entre outras coisas. Naquela altura, a diferença de temperatura ainda não tinha sido identificada.

“Normalmente, os modelos de computador são concebidos para explicar determinadas observações. É notável que estas simulações já incluíssem a assimetria de temperatura antes de ter sido descoberta. Isso torna este resultado ainda mais robusto”, afirmou Fraternali.

A co-autora Else Starkenburg, professora associada da Universidade de Groningen, acrescentou: “A nossa explicação para a assimetria de temperatura medida pelo eROSITA baseia-se em processos físicos simples e bem compreendidos, tal como os encontramos, por exemplo, nos motores de combustão.

“Isso confere ao resultado uma elegância adicional”.

// Real Sociedade Astronómica (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)

CCVALG
31.03.2026

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