Usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA, cientistas mapearam o imenso halo (invólucro de gás), em torno da galáxia de Andrômeda, nosso vizinho galáctico mais próximo. Os cientistas ficaram surpresos ao descobrir que esse halo tênue e quase invisível de plasma difuso se estende por 1,3 milhão de anos-luz da galáxia – cerca de metade da nossa Via Láctea – e até 2 milhões de anos-luz em algumas direções. Isso significa que o halo de Andrômeda já está batendo no halo de nossa própria galáxia.

Eles também descobriram que o halo tem uma estrutura em camadas, com duas camadas principais de gás hospedadas e distintas. Este é o estudo mais abrangente de um halo em torno de uma galáxia.

“Compreender os enormes halos de gás ao redor das galáxias é imensamente importante”, explicou a co-investigadora Samantha Berek, da Universidade de Yale em New Haven, Connecticut. “Este reservatório de gás contém combustível para a futura formação de estrelas dentro da galáxia, bem como fluxos de eventos como supernovas. Está cheio de pistas sobre a evolução passada e futura da galáxia e finalmente podemos estudá-la em grande detalhe em nosso vizinho galáctico mais próximo. “

“Descobrimos que a camada interna que se estende por cerca de meio milhão de anos-luz é muito mais complexa e dinâmica”, explicou o líder do estudo Nicolas Lehner, da Universidade de Notre Dame em Indiana. “A camada externa é mais lisa e mais quente. Essa diferença é um resultado provável do impacto da atividade de supernova na galáxia.

Uma marca dessa atividade é a descoberta feita pela equipe de uma grande quantidade de elementos pesados ​​no halo gasoso de Andrômeda. Elementos mais pesados ​​são forjados no interior das estrelas e, em seguida, ejetados para o espaço – às vezes violentamente quando uma estrela morre. O halo é então contaminado com este material de explosões estelares.

A galáxia de Andrômeda, também conhecida como M31, é uma espiral majestosa de talvez até 1 trilhão de estrelas e comparável em tamanho à nossa Via Láctea. Ela está muito perto de nós, isso em termos astronômicos, a uma distância de 2,5 milhões de anos-luz. Se seu halo gasoso pudesse ser visto a olho nu, teria cerca de três vezes a largura da Ursa Maior.

Por meio de um programa chamado Projeto AMIGA (Mapa de Absorção de Gás Ionizado em Andrômeda), o estudo examinou a luz de 43 quasares – os núcleos brilhantes e muito distantes de galáxias ativas alimentadas por buracos negros – localizados muito além de Andrômeda. Os quasares estão espalhados por trás do halo, permitindo aos cientistas sondar várias regiões. 

Olhando através do halo para a luz dos quasares, a equipe observou como essa luz é absorvida pelo halo de Andrômeda e como essa absorção muda em diferentes regiões. O imenso halo de Andrômeda é feito de um gás muito rarefeito e ionizado que não emite radiação facilmente detectável. Portanto, rastrear a absorção de luz proveniente de uma fonte de fundo é a melhor maneira de sondar esse material.

Os pesquisadores usaram a capacidade única do Espectrógrafo de Origens Cósmicas (COS) do Hubble para estudar a luz ultravioleta dos quasares. A luz ultravioleta é absorvida pela atmosfera da Terra, o que torna impossível a observação com telescópios terrestres. A equipe usou COS para detectar gás ionizado de carbono, silício e oxigênio. 

Um átomo torna-se ionizado quando a radiação retira um ou mais elétrons dele.

O halo de Andrômeda já foi sondado antes pela equipe de Lehner. Em 2015, eles descobriram que o halo de Andrômeda é grande e massivo. Mas havia poucos indícios de sua complexidade; agora, ele foi mapeado com mais detalhes, levando com que seu tamanho e massa sejam determinados com muito mais precisão.

“Anteriormente, havia muito pouca informação – apenas seis quasares – dentro de 1 milhão de anos-luz da galáxia. Este novo programa fornece muito mais informações sobre esta região interna do halo de Andrômeda”, explicou o co-investigador J. Christopher Howk, também da Notre Dame. “Sondar o gás dentro deste raio é importante, pois representa uma espécie de esfera gravitacional de influência para Andrômeda.”

Como vivemos dentro da Via Láctea, os cientistas não conseguem interpretar facilmente a assinatura do halo de nossa própria galáxia. No entanto, eles acreditam que os halos de Andrômeda e da Via Láctea devem ser muito semelhantes, uma vez que essas duas galáxias são bastante semelhantes. As duas galáxias estão em rota de colisão e se fundirão para formar uma galáxia elíptica gigante em cerca de 4 bilhões de anos.

Os cientistas estudaram halos gasosos de galáxias mais distantes, mas essas galáxias são muito menores no céu, o que significa que o número de quasares de fundo brilhantes o suficiente para sondar seu halo é geralmente apenas um por galáxia. Com sua proximidade com a Terra, o halo gasoso de Andrômeda se agiganta no céu, permitindo uma amostragem muito mais extensa.

“Este é realmente um experimento único, porque apenas com Andrômeda temos informações sobre seu halo ao longo não apenas de uma ou duas linhas de visão, mas de mais de 40”, explicou Lehner. “Isso é inovador para capturar a complexidade de um halo de galáxia além de nossa Via Láctea.”

Na verdade, Andrômeda é a única galáxia no universo para a qual esse experimento pode ser feito agora, e apenas com o Hubble. Somente com um futuro telescópio espacial ultravioleta, os cientistas serão capazes de realizar rotineiramente este tipo de experimento além das aproximadamente 30 galáxias que compõem o Grupo Local.

“Portanto, o Projeto AMIGA também nos deu uma visão do futuro”, disse Lehner.

As descobertas da equipe aparecem na edição de 27 de agosto do The Astrophysical Journal.

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/hubble-maps-giant-halo-around-andromeda-galaxy