Cientistas obtiveram o mapa mais completo e de alta resolução do gás frio no centro da Via Láctea, que contém a matéria-prima a partir da qual estrelas e planetas são formados. As informações da imagem podem ajudar os astrônomos a entender a origem do nosso sistema solar.

A imagem é fruto de um esforço internacional de quatro anos, utilizando um dos telescópios mais potentes da Terra, o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ou ALMA, um conjunto de mais de 50 antenas de rádio espalhadas por um planalto nos Andes chilenos.

“Nunca tivemos uma imagem do que está acontecendo bem no centro da nossa galáxia”, disse Steven Longmore, professor de astrofísica da Universidade Liverpool John Moores, que liderou o projeto chamado Atacama Large Millimeter Array Central Molecular Zone Exploration Survey, ou ACES. “Já tivemos muitos estudos detalhados sobre pequenas regiões, mas esta é a primeira vez que temos um mapa completo do gás frio no centro da nossa galáxia.”

As observações anteriores da Via Láctea eram como instantâneos tirados em diferentes pontos da mesma cidade, explicou Longmore. Esta imagem da Via Láctea, no entanto, é como uma visão aérea de toda a cidade.

“Você não consegue ter a história completa de uma cidade a menos que tenha um mapa completo dela”, disse ele.

Um mapa de gás molecular

O centro galáctico da Via Láctea — conhecido como Zona Molecular Central, ou ZMC — é muito mais denso, quente e turbulento do que as regiões do espaço mais próximas da Terra, disse Longmore. Em seu núcleo está Sagitário A*, um buraco negro supermassivo com cerca de 4 milhões de vezes a massa do nosso Sol.

Essa parte da galáxia tem a força gravitacional mais forte, “então tudo está tentando cair nela”, disse Longmore. Ele comparou a situação a uma banheira esvaziando — o buraco negro age como o ralo e vastas nuvens de gás molecular agem como a água em movimento.

A nova imagem mapeia o gás molecular, composto por moléculas como hidrogênio, monóxido de carbono e dezenas de compostos mais complexos que eventualmente entrarão em colapso sob sua própria gravidade para formar novas estrelas e sistemas planetários, acrescentou ele. Compreender quando e onde na galáxia esse colapso ocorrerá é o mistério central que o levantamento ACES foi projetado para investigar.

“Estamos analisando material formador de estrelas neste ambiente extremo. É a primeira análise realmente detalhada de como esse gás está distribuído no espaço tridimensional”, disse Richard Teague, professor de ciência planetária do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) , que não participou do projeto.

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Não é uma foto típica da Via Láctea.

As imagens da Via Láctea com as quais a maioria das pessoas está familiarizada, que retratam a galáxia espiral vista de cima, são ilustrações, não fotografias, disse Longmore. “Elas são apenas como imaginamos que ela seja”, acrescentou.

O que o ACES capturou foi um mapa do gás em movimento. Ao medir as frequências precisas da luz emitida por moléculas específicas, os cientistas conseguem detectar pequenas variações causadas pelo efeito Doppler — o mesmo fenômeno que faz com que a sirene de uma ambulância soe mais aguda quando se aproxima e mais grave quando se afasta, explicou Longmore. Usando uma técnica chamada espectroscopia, esse princípio pode ser aplicado à luz das nuvens de gás, revelando se o gás está se movendo em direção à Terra ou se afastando dela, e a que velocidade.

Segundo Longmore, esse nível de detalhamento, mantido de forma consistente em toda a área mapeada, nunca havia sido alcançado antes. Teague acrescentou que os levantamentos anteriores ou abrangiam grandes áreas com baixa resolução ou davam zoom em pequenos trechos com alta resolução, mas o ACES faz ambos de forma equilibrada.

O que podemos aprender com a imagem?

As cores vibrantes nas imagens do ACES não são o que o olho humano veria se a Via Láctea fosse observada do ponto de vista do telescópio. Na verdade, as cores não foram captadas pelo telescópio como luz visível. Em vez disso, o telescópio identificou espécies químicas e velocidades de gases usando espectroscopia, e as imagens foram então editadas para atribuir cores específicas às diferentes características galácticas.

“Cada uma das moléculas nos diz algo sobre as condições ali presentes”, explicou Longmore. As áreas vermelhas podem indicar a presença de moléculas como o monóxido de silício, que só aparecem quando nuvens de gás massivas colidem. O azul, por outro lado, sinaliza regiões mais calmas e estáveis, disse ele.

Ao todo, o levantamento observou mais de 70 linhas espectrais moleculares diferentes — assinaturas de moléculas simples de dois átomos, compostos orgânicos complexos, como metanol e etanol, e tudo o que há entre eles. Longmore observou que algumas das moléculas complexas são consideradas precursoras de aminoácidos, os blocos de construção das proteínas.

Longmore vê o centro galáctico como um representante do universo primitivo. As condições ali presentes são muito semelhantes às das galáxias de bilhões de anos atrás, quando o nosso próprio sistema solar estava se formando.

“O universo nos deu um laboratório para entendermos nossas próprias origens”, disse ele. “Nosso próprio sistema solar, o Sol e nossos planetas se formaram há muito tempo, cerca de 4,5 bilhões de anos atrás, e as galáxias eram muito diferentes. As galáxias daquela época eram muito parecidas com o gás que vemos agora no centro galáctico.”

Um projeto de imensa escala

Uma das partes mais incríveis deste projeto foi a sua escala, disse Longmore. A equipe de 160 pessoas, composta por colaboradores de todo o mundo, “teve que juntar muitas dessas imagens individuais. Isso exigiu um trabalho imenso de todos”.

No campo da astronomia submilimétrica, a escala da colaboração está entre as maiores, observou Teague.

“É realmente um trabalho imenso de cientistas e universidades, mas também de engenheiros e operadores de telescópios baseados no Chile, que tornou isso possível”, acrescentou Teague. “Acho que a astronomia nessa escala não se resume mais a pequenos indivíduos trabalhando em seus laboratórios, mas sim a enormes colaborações internacionais. E acho que é isso que é particularmente impressionante neste trabalho, a escala da colaboração necessária para que ele aconteça.”