183: Como os super-ventos ajudam a impulsionar o desenvolvimento galáctico

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

As galáxias nascem quando nuvens gigantescas de poeira e gás colapsam e começar a girar. À medida que evoluem, formam-se estrelas.
Crédito: Getty Images

Os super-ventos galácticos – grandes fluxos de gás criados por uma combinação de explosões de super-novas e ventos estelares – estão intimamente ligados às primeiras fases de desenvolvimento e evolução de uma galáxia, incluindo aspectos como o seu tamanho, forma e mesmo quantas estrelas acabarão por lhe chamar casa.

Mas embora os investigadores observem normalmente estes ventos, muito pouco se compreende sobre o mecanismo que os impulsiona. Os astrónomos há muito que especulam que os ventos galácticos podem ser impulsionados por anéis nucleares de formação estelar, regiões no espaço que formam e contêm um grande número de estrelas.

No entanto, num novo artigo, publicado na revista The Astrophysical Journal Letters, os investigadores foram capazes de construir simulações tridimensionais que prevêem a morfologia observada destes super-ventos.

De acordo com Dustin Nguyen, autor principal do artigo científico e estudante de física na Universidade Estatal do Ohio, o seu trabalho mostra que os pressupostos geométricos de onde as estrelas libertam energia são importantes para compreender a evolução galáctica.

A sua investigação descobriu que os anéis “starburst” (formação estelar explosiva), em vez de esferas, levam a fluxos mais parecidos com o que se observa na natureza.

“Os núcleos de galáxias com formação estelar são observados como não-esféricos, pelo que devemos modelá-los em conformidade”, disse Nguyen.

Também se pensava anteriormente que os buracos negros eram os principais responsáveis pela ocorrência de gigantescas bolhas de raios-X, uma vez que as evidências mostram que existem acima e abaixo do disco da Via Láctea.

No entanto, o estudo dos investigadores salienta que os anéis nucleares de formação estelar podem produzir estruturas qualitativamente semelhantes. Isto pode ser importante porque a Via Láctea também tem uma estrutura semelhante a um anel chamada Zona Molecular Central.

As simulações foram criadas usando dados gerados a partir de um programa chamado Cholla, código aberto que foi executado em alguns dos maiores supercomputadores do mundo, incluindo os do OSC (Ohio Supercomputer Center), onde criaram o modelo.

“Há trinta anos atrás, este tipo de computação teria sido impossível, mas já não estamos limitados pela tecnologia”, disse Nguyen. “Agora podemos estudar estruturas mais complicadas, conduzindo experiências numéricas de alta resolução utilizando código optimizado para computação paralela”.

Embora as suas descobertas possam ter implicações de longa data para a astronomia de raios-X – um ramo da ciência que estuda objectos celestes ao detectar os elevados níveis de radiação de raios-X que emitem – Nguyen explicou que o seu modelo é mais simples de desenhar do que os modelos pré-existentes.

Ao conceber os parâmetros da sua simulação, Nguyen optou por ignorar a física adicional de forças como a gravidade e os campos magnéticos, mas foi ainda capaz de gerar um modelo de como um vento galáctico funciona.

No futuro, Nguyen planeia recriar novamente as simulações, mas com variáveis que explicam uma física mais complicada.

“Diz muito da eficácia do nosso trabalho que o modelo reproduza muitas das principais características dos ventos galácticos”, disse Nguyen. “Mas o passo seguinte é acrescentar essas físicas adicionais e ver o que muda”.

O outro co-autor do estudo foi Todd Thompson, professor de astronomia na mesma universidade. Este trabalho foi apoiado pela NSF (National Science Foundation). Evan E. Schneider ajudou com as simulações Cholla.

Astronomia On-line
2 de Setembro de 2022