ALMA registra a imagem mais nítida já feita do núcleo agitado da Via Láctea

“É um lugar de extremos, invisível aos nossos olhos, mas agora revelado em detalhes extraordinários”, diz Ashley Barnes, um astrônomo do European Southern Observatory (ESO) na Alemanha e membro da equipe de pesquisa. As observações oferecem uma rara visão do gás frio, o ingrediente básico do qual as estrelas são criadas, na região conhecida como Zona Molecular Central (CMZ). Pela primeira vez, o gás frio por toda essa área foi mapeado com tal precisão.

Mapeando a Zona Molecular Central

A região capturada na imagem se estende por mais de 650 anos-luz. Ela contém nuvens densas de gás e poeira que cercam o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. “É o único núcleo galáctico próximo o suficiente da Terra para que possamos estudá-lo com tanto detalhe”, explica Barnes. O novo conjunto de dados revela estruturas ao longo da CMZ em muitas escalas, desde formações de gás massivas que se estendem por dezenas de anos-luz até pequenas nuvens que cercam estrelas individuais.

A pesquisa responsável por esse trabalho se chama ACES, sigla para ALMA CMZ Exploration Survey. O ACES foca especificamente no gás molecular frio, o material que alimenta a formação de estrelas. Ao analisar os sinais desse gás, os pesquisadores descobriram um ambiente químico surpreendentemente complexo. A pesquisa detectou dezenas de moléculas, incluindo algumas relativamente simples, como o monoxide de silício, assim como compostos orgânicos mais complexos, como metanol, acetona ou etanol.

Formação Estelar Extrema Perto do Centro Galáctico

Na CMZ, o gás molecular frio se movimenta ao longo de filamentos alongados que canalizam material em aglomerados densos onde as estrelas podem se formar. Os astrônomos entendem bem esse processo em partes mais tranquilas da Via Láctea, mas as condições perto do centro galáctico são muito mais intensas.

“A CMZ abriga algumas das estrelas mais massivas conhecidas em nossa galáxia, muitas das quais vivem rápido e morrem jovens, encerrando suas vidas em poderosas explosões de supernova, e até hipernovas”, diz Steve Longmore, líder do ACES e professor de astrofísica na Liverpool John Moores University, no Reino Unido. Através da pesquisa ACES, os pesquisadores esperam aprender como esses ambientes violentos influenciam o nascimento das estrelas e se as teorias atuais de formação estelar permanecem válidas sob essas condições extremas.

“Ao estudar como as estrelas nascem na CMZ, podemos também obter uma imagem mais clara de como as galáxias cresceram e evoluíram”, acrescenta Longmore. “Acreditamos que a região compartilha muitas características com galáxias no início do Universo, onde as estrelas estavam se formando em ambientes caóticos e extremos.”

Construindo o Maior Mosaico do ALMA

Para reunir esse enorme conjunto de dados, os astrônomos utilizaram o ALMA, um poderoso observatório operado pelo ESO e seus parceiros no Deserto do Atacama, no Chile. Esta é a primeira vez que uma parte tão grande do centro galáctico foi analisada com o ALMA, resultando na maior imagem do observatório até agora. O mosaico final foi criado combinando muitas observações individuais, assim como montando as peças de um quebra-cabeça. No céu, a imagem completa se estende por uma largura equivalente a três Luas cheias colocadas lado a lado.

“Previmos um alto nível de detalhe ao projetar a pesquisa, mas ficamos genuinamente surpresos com a complexidade e a riqueza reveladas no mosaico final”, diz Katharina Immer, uma astrônoma do ALMA no ESO que também está envolvida no projeto. Os resultados do programa ACES são descritos em cinco artigos aceitos para publicação na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, com um sexto atualmente em revisão final.

Observações Futuras Revelarão Ainda Mais

“A próxima atualização de sensibilidade de banda larga do ALMA, junto com o Extremely Large Telescope do ESO, logo nos permitirá investigar ainda mais essa região — resolvendo estruturas mais finas, traçando uma química mais complexa e explorando a interação entre estrelas, gás e buracos negros com clareza sem precedentes”, diz Barnes. “De muitas maneiras, isso é apenas o começo.”

Artigos de Pesquisa e Disponibilidade de Dados

Este trabalho é apresentado em uma série de artigos descrevendo os dados do ACES, que aparecerão na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society:

Artigo I — ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) I: artigo de visão geral Artigo II — ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) II: imagens do continuum de 3mm Artigo III — ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) III: redução de dados de linha molecular e dados de HNCO & HCO+ Artigo IV — ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) IV: dados das duas janelas espectrais de largura intermediária Artigo V — ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) V: dados das linhas CS(2-1), SO 2_3-1_2, CH3CHO 5_(1,4)-4_(1,3), HC3N(11-10) e H40A Artigo VI — ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) VI: ALMA Large Program Revela uma Zona Molecular Central Altamente Filamentar (em revisão menor)

O conjunto de dados completo estará disponível através do ALMA Science Portal em https://almascience.org/alma-data/lp/aces.

Colaboração Global por Trás do Projeto ACES

A colaboração ACES inclui mais de 160 cientistas, desde estudantes de mestrado até pesquisadores aposentados, representando mais de 70 instituições em toda a Europa, América do Norte e do Sul, Ásia e Austrália. O projeto foi iniciado e liderado pelo Investigador Principal Steven Longmore (Liverpool John Moores University, Reino Unido), junto com os co-PIs Ashley Barnes (European Southern Observatory, Alemanha), Cara Battersby (University of Connecticut, EUA), John Bally (University of Colorado Boulder, EUA), Laura Colzi (Centro de Astrobiología, Madrid, Espanha), Adam Ginsburg (University of Florida, EUA), Jonathan Henshaw (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Alemanha), Paul Ho (Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, Taiwan), Izaskun Jiménez-Serra (Centro de Astrobiología), J. M. Diederik Kruijssen (COOL Research DAO), Elisabeth Mills (University of Kansas, EUA), Maya Petkova (Chalmers University of Technology, Suécia), Mattia Sormani (Dipartimento di Scienza e Alta Tecnologia (DiSAT), University of Insubria, Itália), Robin Tress (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suíça e Institut für Theoretische Astrophysik, Universität Heidelberg, Alemanha), Daniel Walker (UK ALMA Regional Centre Node, University of Manchester, Reino Unido) e Jennifer Wallace (Connecticut).

Dentro do ACES, o grupo de trabalho de redução de dados do ALMA é coordenado por Adam Ginsburg, Daniel Walker e Ashley Barnes. Os colaboradores incluem Nazar Budaiev (Florida), Laura Colzi (Centro de Astrobiología), Savannah Gramze (Florida), Pei-Ying Hsieh (National Astronomical Observatory of Japan, Mitaka, Tóquio, Japão), Desmond Jeff (Florida), Xing Lu (Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences, China), Jaime Pineda (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Alemanha), Marc Pound (University of Maryland, EUA) e Álvaro Sánchez-Monge (Institut de Ciències de l’Espai, CSIC, Bellaterra, Espanha; Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Castelldefels, Espanha), juntamente com mais de 30 pesquisadores adicionais que ajudaram na redução de dados.