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Galáxias em transformação

O enigma de como elas mudam deforma

Há cerca de vinte anos, os cientistas pensavam ter encontrado locais perfeitos para estudar as colisões entre essas imensas ilhas do Cosmo que são as galáxias, cada uma delas contendo, em média, 100 bilhões de sóis. Naqueles locais, chamados grupos compactos, se esperava assistir ao vivo, pela primeira vez, as mudanças por que passam as galáxias ao longo da vida. Seria mais ou menos como observar uma criança se tornar adolescente e depois adulta. Os resultados, porém, mais confundiram que esclareceram, e coube a um brasileiro revelar a face real daqueles grupos – arquipélagos de galáxias muito próximas, onde as colisões são freqüentes.

O autor do trabalho, Reinaldo Ramos de Carvalho, do Observatório Nacional do Rio de Janeiro, é um dos muitos jovens revelados pelo “boom” da astronomia brasileira da década de 70. Prova do reconhecimento que conquistou é o fato de, hoje, ter acesso aos maiores telescópios do planeta. Para melhor entender o problema dos grupos compactos, é preciso retornar ao estoniano Alar Toomre, autor das primeiras simulações de colisões de galáxias, em computador. Basicamente, seus cálculos mostravam uma transformação importante das galáxias espirais, que são planas e cheias de braços, como a Via Láctea.

Quando as espirais colidem em baixa velocidade, mostrava Toomre, geram galáxias elípticas, que têm forma ovalada (veja foto). Se a velocidade for alta, bilhões de estrelas passam umas pelo meio das outras tão rapidamente que quase nada acontece. Elas não têm tempo de interagir e as galáxias não sofrem grandes modificações. Isso parece mostrar que todas elas nasceriam com forma espiral e, nos ambientes de alta concentração, como no centro dos aglomerados compactos, sob colisões freqüentes, seriam transformadas em elípticas. De fato, entre as galáxias isoladas, esparramadas pelo fundo do céu, a maioria é do tipo espiral; já no centro dos grandes aglomerados dominam as elípticas.
Restava saber se aquilo que mostravam as simulações de computador se confirmava na realidade. Mas em que lugares do céu a digestão cósmica poderia ser estudada ao vivo? As chamadas galáxias de campo estão a distâncias tão grandes umas das outras, que as chances de colisão são muito pequenas. Outra possibilidade seria o centro dos grandes aglomerados, como o de Virgem. O problema é que, ao se formarem, tais aglomerados tinham densidades tão elevadas e velocidades relativas tão baixas, que suas galáxias entraram em coalescência, ou se fundiram, quando o Universo tinha apenas uns poucos bilhões de anos. Ou seja, já não há esperança de observar uma colisão em seu interior. Existiriam aglomerados em situação intermediária, onde a coalescência ainda estaria acontecendo? Os acervos fotográficos do Monte Palomar e do E pareciam ser um bom ponto de partida para se procurar a resposta, e passaram a ser cuidadosamente estudados. O objetivo era mapear a distribuição das galáxias no fundo do céu, para determinar seus diversos graus de aglomeração.

Os grupos compactos, do tipo do famoso Quinteto de Stefan, se apresentaram como os laboratórios ideais para o estudo dos efeitos do ambiente sobre as formas das galáxias. Eles são grupos de poucas galáxias, muito próximas entre si e com pequenas velocidades, umas em relação às outras. Acreditava-se que eles deveriam entrar em coalescência, de modo que cada grupo se transformaria em uma galáxia elíptica brilhante, isolada no espaço. Os cálculos, entretanto, mostraram que isso deveria ter acontecido num tempo tão curto, que hoje não deveriam existir mais grupos compactos já e sim as galáxias que resultaram deles.

“Uma outra observação embaralhava ainda mais as peças do quebra-cabeça: nos grupos onde as galáxias têm maiores velocidades relativas entre si, dominam as do tipo elíptico, e vice-versa. Ora, isto é justamente o contrário do que se espera teoricamente, pois, quanto maior a velocidade, maior a dificuldade de coalescência das espirais para formar elípticas. Isto também está em desacordo com o que ocorreu com os grandes aglomerados. Outro aspecto dos grupos compactos é que eles pareciam conter galáxias relativamente brilhantes, sobressaindo do fundo do céu, povoado por galáxias fracas. Imaginava-se que o grupo compacto se limitasse às poucas galáxias mais proeminentes e que as mais fracas eram apenas um tapete de fundo, que permeia o espaço de modo mais ou menos uniforme. Era como se, no interior do grupo compacto, o nascimento das galáxias anãs, como as Nuvens de Magalhães e as satélites de Andrômeda, tivesse sido inibido. Tudo se passa como se os efeitos ambientais tivessem plasmado o tipo das galáxias no momento de formação desses grupos, mas fosse misteriosamente desligado daí para frente.

A Chave do enigma foi encontrada por Reinaldo e seus colaboradores, André Ribeiro, do INPE, em São José dos Campos, SP, e Steve Zepf, da Universidade de Berkeley, nos Estados Unidos. Eles estenderam as contagens até galáxias muito mais fracas do que se fazia até hoje e mediram suas velocidades, descobrindo que os grupos compactos não se restringem às poucas galáxias brilhantes estudadas por outros pesquisadores. Elas são apenas a ponta do iceberg do grupo, que, na verdade, se estende por uma região muito mais ampla do espaço. Desse modo, o ambiente que influi sobre as galáxias do grupo é diferente do que se pensava. A dimensão do grupo, sendo maior, aumenta o tempo que as galáxias levam para entrar em coalescência. Reinaldo calcula que esse tempo pode chegar a ser quase tão longo quanto a idade do Universo. O paradoxo de por que ainda existem grupos compactos fica, portanto, desfeito, quando se adicionam os membros menores ao núcleo do grupo.

Uma batalha científica, entretanto, não se ganha em um round. Era necessário propor novos limites para um grande número de aglomerados compactos e esperar as provas a favor ou contra, de todos os pesquisadores. Para isso, usando o telescópio de 4 metros do Cerro Tololo (Chile), Reinaldo mediu a velocidade de centenas de galáxias, de vários grupos compactos. As medidas são feitas através de um sofisticado instrumento, o ARGUS, dotado de fibras ópticas, que conduzem ao detector a luz de 22 galáxias de cada vez. Apesar do alto poder de fogo, as galáxias são tão fracas que a luz deve ser coletada durante duas horas para produzir um fraco sinal, que depois é analisado em computadores. Pela grande demanda de tempo de observação, é difícil, para um projeto como esse, obter tempo em telescópios estrangeiros de grande porte. As poucas noites no telescópio do Cerro Tololo já foram suficientes para mostrar que o projeto é promissor. Um dos primeiros resultados obtidos, para o grupo chamado HCG62, mostra um limite cerca de 5 vezes maior que o imaginado anteriormente. Os mapas de raios X, obtidos recentemente pelo satélite ROSAT, confirmam de forma espetacular esses limites.
Encorajados pelo sucesso, o grupo liderado por Reinaldo está revendo as fotografias do Monte Palomar e do E, que cobrem todo o céu, em busca de grupos classificados comocompactos. Em breve deverão estar pilotando outros telescópios, como o Lick e o Kitt Peak, nos Estados Unidos, e já estão de olho no Keck, no Havaí. Com este gigante de 10 metros de diâmetro poderão ver com muito mais clareza o que essas minúsculas manchinhas de luz dizem sobre a organização da matéria cósmica.