Os filamentos de hidrogênio têm 3900 anos-luz de comprimento

Concepção artística da Via Láctea. Crédito: Pablo Carlos Bodassi

Há cerca de 13,8 bilhões de anos, nosso universo nasceu de uma gigantesca explosão que deu origem às primeiras partículas subatômicas e às leis da física como as conhecemos. Após cerca de 370.000 anos, formou-se o hidrogênio, o bloco de construção básico das estrelas, que fundem hidrogênio e hélio em seu interior para formar todos os elementos mais pesados. Embora o hidrogênio continue sendo o elemento mais prevalente no universo, pode ser difícil detectar nuvens individuais de gás hidrogênio no meio interestelar (ISM).

Isso dificulta a pesquisa dos estágios iniciais da formação estelar, o que forneceria pistas sobre a evolução das galáxias e do universo. Uma equipe internacional liderada por astrônomos da Instituto Max Planck de Astronomia (MPIA) notou recentemente a presença de enormes filamentos de gás hidrogênio atômico em nossa galáxia. Esta estrutura, chamada “Maggie”, está localizada a cerca de 55.000 anos-luz de distância (do outro lado da via Láctea) e é uma das estruturas mais altas já observadas em nossa galáxia.

O estudo que descreve suas descobertas apareceu recentemente na revista Astronomia e astrofísicaE Liderado por Jonas Seid, Ph.D. Aluno do MPIA. Ele foi acompanhado por pesquisadores da Universidade de Viena Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica (CfA), a Instituto Max Planck de Radioastronomia (MPIFR), Universidade de Calgary, Universidade de Heidelberg, Centro de Astrofísica e Ciências Planetáriasa Argelander – Instituto de AstronomiaO Instituto Indiano de Ciência e NASALaboratório de Propulsão a Jato (JPL)Laboratório de Propulsão a Jato).

A pesquisa se baseia nos dados obtidos HI/OH/Linha de Recombinação Levantamento da Via Láctea (THOR), um software de monitoramento baseado em Extra grande coleção de Karl G. Jansky (VLA) no Novo México. Usando as antenas de rádio de ondas centimétricas do VLA, este projeto estuda a formação de nuvens moleculares, a conversão de átomos em hidrogênio molecular, o campo magnético da galáxia e outras questões relacionadas ao ISM e à formação de estrelas.

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O objetivo final é determinar como os dois isótopos de hidrogênio mais comuns convergem para formar nuvens densas que sobem para novas estrelas. Os isótopos incluem hidrogênio atômico (H), consistindo de um próton, um elétron e nenhum nêutron, e hidrogênio molecular (H).2) consiste em dois átomos de hidrogênio mantidos juntos por uma ligação covalente. Estas últimas condensam-se apenas em nuvens relativamente compactas que irão desenvolver regiões geladas onde eventualmente aparecem novas estrelas.

vista lateral dos filamentos da via láctea maggi

Esta imagem mostra uma seção da vista lateral da Via Láctea medida pelo satélite Gaia da Agência Espacial Europeia. A faixa escura consiste em gás e poeira, que extingue a luz das estrelas fundidas. O centro galáctico da Via Láctea é indicado à direita da imagem e brilha intensamente abaixo da região escura. A caixa à esquerda do centro indica a localização dos fios “Maggie”. Mostra a distribuição do hidrogênio atômico. As cores indicam diferentes velocidades do gás. Crédito: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO & T. Müller/J. Syd/MPIA

O processo de transição do hidrogênio atômico para o hidrogênio molecular ainda é amplamente desconhecido, o que tornou esse segmento extremamente longo uma descoberta particularmente emocionante. Enquanto as maiores nuvens conhecidas de gás molecular têm cerca de 800 anos-luz de comprimento, Magi tem 3.900 anos-luz de comprimento e 130 anos-luz de largura. Como Syed explicou em um recente MPIA Comunicado de imprensa:

Este tópico contribuiu para este sucesso. Ainda não sabemos exatamente como você chegou lá. Mas a corda se estende cerca de 1.600 anos-luz abaixo do plano da Via Láctea. As observações também nos permitiram determinar a velocidade do gás hidrogênio. Isso nos permitiu mostrar que as velocidades ao longo do fusível dificilmente diferem.

A análise da equipe mostrou que o material do filamento tem velocidade média de 54 km/s-1, que eles determinaram principalmente medindo contra a rotação do disco da Via Láctea. Isso significa que a radiação tem um comprimento de onda de 21 cm (também conhecido como “linha de hidrogênioEra visível contra o fundo cósmico, tornando a estrutura reconhecível. “As observações também nos permitiram determinar a velocidade do gás hidrogênio”, disse Henrik Beuther, presidente do THOR e co-autor do estudo. “Isso nos permitiu mostrar que as velocidades ao longo do filamento dificilmente diferem.”

Filamento de hidrogênio atômico Maggi

Esta imagem em cores falsas mostra a distribuição do hidrogênio atômico medido em um comprimento de onda de 21 cm. A linha tracejada vermelha traça as pistas “Maggie”. crédito: c. Mestre / MPIA

A partir disso, os pesquisadores concluíram que Maggi é uma estrutura coerente. Esses resultados confirmaram observações feitas há um ano por Juan de Soler, astrofísico da Universidade de Viena e coautor do artigo. Quando ele notou o fio, ele o nomeou o rio mais longo em sua Colômbia natal: o Río Magdalena (inglês: Margaret, ou “Maggie”). Embora Maggie pudesse ter sido identificada na avaliação anterior de Soler dos dados do THOR, apenas o estudo atual demonstrou, além de qualquer dúvida razoável, que é uma estrutura coerente.

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Com base em dados publicados anteriormente, a equipe também estimou que Maggi contém 8% de hidrogênio molecular por uma fração da massa. Após uma análise mais detalhada, a equipe notou que o gás convergia em vários pontos ao longo do filamento, levando-os a concluir que o gás hidrogênio estava se acumulando em grandes nuvens nesses locais. Eles também previram que o gás atômico se condensaria gradualmente em uma forma molecular nesses ambientes.

“No entanto, muitas perguntas permanecem sem resposta”, acrescentou Syed. “Os dados adicionais, que esperamos nos dê mais pistas sobre a fração molecular do gás, já estão esperando para serem analisados.” Felizmente, vários observatórios espaciais e terrestres em breve estarão operacionais, e telescópios que serão equipados para estudar esses filamentos no futuro. Esses incluem Telescópio Espacial James Webb (JWST) e pesquisas de rádio, como matriz de quilômetros quadrados (SKA), que nos permitirá visualizar o período mais antigo do universo (“amanhecer cósmico”) e as primeiras estrelas do nosso mundo.

Postado originalmente em universo hoje.

Para mais informações sobre esta pesquisa, ver Uma enorme estrutura de filamentos – 3.900 anos-luz de comprimento – foi descoberta na Via Láctea.

Referência: “filamentos de Maggie”: propriedades físicas de uma nuvem atômica gigante” por J. Syed, JD Soler, H. Beuther, Y. Wang, S. Suri, JD Henshaw, M. Riener, S. Bialy, S. Rezaei Kh ., JM Stil, PF Goldsmith, MR Rugel, SCO Glover, RS Klessen, J. Kerp, JS Urquhart, J. Ott, N. Roy, N. Schneider, RJ Smith, SN Longmore e H. Linz, 20 de dezembro de 2021, Disponivel aqui. Astronomia e astrofísica.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202141265

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