As galáxias em nosso universo geralmente podem ser separadas em duas categorias. Primeiro, temos galáxias espirais lindas e intrincadas, as galáxias que os astrônomos querem que você veja. Essas galáxias têm formas achatadas e achatadas (como um prato de jantar), braços espirais delicados e ricos suprimentos de gás, o que significa que estão em processo de formação de novas estrelas (o que lhes dá uma cor azul). Por outro lado, temos galáxias elípticas . Esses primos menos glamorosos de espirais formadoras de estrelas têm uma forma esferoidal, sem características e são tipicamente "quiescentes", o que significa que eles contêm muito pouco gás e, portanto, exibem muito pouca formação de estrelas (o que os faz parecer vermelhos) No entanto, estudá-los ainda leva a descobertas empolgantes …
Uma das descobertas mais importantes no campo da evolução das galáxias é que a proporção de galáxias em cada uma dessas categorias depende de onde no universo estamos olhando. Em campos cósmicos , a maioria das galáxias está em formação de estrelas. No entanto, quando examinamos densos aglomerados de galáxias , encontramos uma abundância de galáxias quiescentes. Essa relação nos diz que, por alguma razão, galáxias formadoras de estrelas em aglomerados evoluem para quiescentes – isto é, elas param de formar estrelas (elas "se apagam ") e se tornam mais redondas. Parece bastante simples, certo?
Infelizmente, não é tão simples. Para entender completamente essa relação entre as propriedades de uma galáxia e o ambiente em que ela vive, precisamos entender os mecanismos que podem remover o gás de uma galáxia e os mecanismos que podem mudar sua forma (ou " morfologia "). Além disso, precisamos entender quais mecanismos são os mais importantes na condução da evolução das galáxias. O artigo de hoje nos ajuda a dar um passo nessa direção ao encontrar uma reviravolta inesperada na relação entre morfologia e ambiente.
Os autores do artigo de hoje usam dados do levantamento GOGREEN (Gemini Observations of Galaxies in Rich Early Environments), um grande levantamento de aglomerados de galáxias em redshifts entre z = 1,0 e 1,5 realizado usando os dois telescópios do Observatório Gemini no Havaí e no Chile. Este trabalho usa 832 galáxias de 11 desses aglomerados e as compara com 6.471 galáxias de campo retiradas dos levantamentos CANDELS e 3D-HST . Essas pesquisas fornecem informações detalhadas sobre as cores dessas galáxias (indicando se elas estão em formação de estrelas ou quiescentes) e as formas das galáxias.
Primeiro, as galáxias em cada amostra são agrupadas por cor para distinguir entre galáxias quiescentes vermelhas e galáxias formadoras de estrelas azuis. Dos aglomerados de galáxias, 58% estão quiescentes, em comparação com apenas 16% no campo – consistente com o que esperávamos, pois sabemos que os aglomerados podem extinguir a formação de estrelas.
No entanto, os resultados ficam realmente interessantes quando olhamos para as formas dessas galáxias. As formas das galáxias são descritas pela proporção do eixo , q , a proporção do eixo menor de uma galáxia em relação ao seu eixo principal. Por exemplo, uma proporção do eixo de q = 1 se referiria a um círculo, q = 0,5 seria uma elipse (com a forma de um ovo ) e q = 0,1 seria uma forma longa e fina , como um lápis (mostrado na Figura 1 )
Tanto nos aglomerados quanto no campo, as galáxias quiescentes têm uma razão de eixo maior do que as galáxias formadoras de estrelas, o que significa que elas parecem mais arredondadas. Isso ocorre porque as galáxias quiescentes geralmente têm forma esferoidal, enquanto as galáxias formadoras de estrelas podem parecer longas e finas se vistas de lado. Além disso, galáxias formadoras de estrelas em aglomerados têm as mesmas formas que as do campo.
No entanto, o resultado realmente surpreendente é que as galáxias quiescentes nos aglomerados não têm a mesma forma que as do campo, como mostrado no painel direito da Figura 2. Galáxias quiescentes de massa intermediária nos aglomerados têm uma razão de eixo inferior, indicando que essas galáxias quiescentes são mais achatadas em aglomerados do que as do campo. Por outro lado, galáxias quiescentes de grande massa em aglomerados são realmente mais arredondadas do que suas contrapartes de campo cósmico.
É intrigante que as galáxias em formação de estrelas pareçam iguais nesses dois ambientes, embora as galáxias quiescentes tenham formas diferentes no campo e nos aglomerados. O que isso nos diz é que existem diferentes processos em jogo nesses ambientes: os processos que fazem com que as galáxias do campo se extingam e se tornem esferoidais no campo são diferentes em relação aos processos nos aglomerados. Embora as galáxias em ambos os ambientes cessem sua formação estelar, a mudança em suas morfologias é marcadamente diferente.
Na verdade, os resultados deste trabalho são consistentes com um cenário no qual a forma das galáxias de massa intermediária não muda nada quando são apagadas por um aglomerado! Um cenário de exemplo que os autores fornecem é a fome da galáxia : essencialmente, o que acontece quando um suprimento externo de gás para uma galáxia é removido, impedindo-a de formar novas estrelas. Este processo pode extinguir a formação estelar de uma galáxia sem alterar sua morfologia. Mas as questões permanecem: por que isso seria apenas o caso para galáxias de massa intermediária? E o que extingue galáxias de campo?
Este trabalho mostra um fato que é conhecido há muito tempo pelos astrônomos: há uma série de fatores a serem considerados quando se trata da evolução da galáxia. No entanto, fornece mais evidências empolgantes de que muitos processos estão em jogo e que a conexão entre a formação de estrelas e a morfologia pode ser ainda mais complexa do que pensávamos anteriormente.