Um Turbilhão de Galáxias e a Maré Galáctica

fevereiro 03, 2022

Um Turbilhão de Galáxias e a Maré Galáctica

Crédito: Jean-Charles Cuillandre (CFHT) & Giovanni Anselmi (Coelum)

Um impressionante caso de interação gravitacional envolvendo quatro galáxias do grupo NGC 4410 foi fotografado pela MegaCam do Telescópio Canadá-França-Hawaii (CFH), no aglomerado de galáxias de Virgem.

Essas galáxias passaram muito próximo umas das outras gerando uma imensa força de maré que deformam seus discos e seus braços espirais.

As galáxias estão conectadas por pontes de maré, os filamentos leitos de estrelas no meio intergaláctico, enquanto elas continuam passando umas pelas outras.

De baixo para cima a primeira galáxia é a NGC 4410A, a que está unida a ela é a NGCC 4410B, a terceira galáxia que está ligado por pontes de maré é a NGC 4410C e a no alto da imagem a galáxia espiral barrada é NGC 4410D.

Na realidade, o Grupo de Galáxias NGC 4410 é composto de 12 membros e estão localizados a 31 milhões de anos-luz de distância.

Crédito de imagem: Jean-Charles Cuillandre (CFHT) & Giovanni Anselmi (Coelum)

https://www.cfht.hawaii.edu/HawaiianStarlight/HawaiianStarlight.html

Mark Hanson Astronomy Photos/ Wikipédia

https://www.hansonastronomy.com/ngc-4410-galaxy-group

O que é a maré galáctica?

A maré galáctica é uma força de maré experimentada por objetos sujeitos ao campo gravitacional de uma galáxia, como a Via Láctea. As áreas de interesse particulares relativas às marés galácticas incluem colisões galácticas, o rompimento de galáxias anãs ou satélites e o efeito das marés da Via Láctea na nuvem de Oort do Sistema Solar.

As forças das marés dependem do gradiente de um campo gravitacional, ao invés de sua força, com seus efeitos resultantes geralmente limitados aos arredores imediatos de uma galáxia. Duas grandes galáxias colidindo ou passando perto uma da outra serão submetidas a uma grande força de maré, frequentemente produzindo as mais visualmente impressionantes demonstrações das marés galácticas em ação.

Galáxias das Antenas

Créditos: Subaru, NAOJ, NASA/ESA/Hubble, RW Olsen -
Processamento: Federico Pelliccia e Rolf Wahl Olsen

Caso duas galáxias interajam gravitacionalmente colidam de frente, as forças das marés distorcerão cada galáxia ao longo de um eixo que aponta aproximadamente para longe de seus centros.

Conforme as duas galáxias orbitam brevemente uma à outra, essas regiões distorcidas, que são afastadas do corpo principal de cada galáxia, serão dilaceradas pela rotação diferencial e lançadas no espaço intergaláctico, formando as caudas de maré. Essas caudas são tipicamente curvas, sendo que se uma cauda parecer reta, provavelmente está sendo vista de lado.

GALÁXIAS DOS RATOS

Crédito: ACS Sciense & Engineering Team,
Telescópio Hubble da NASA

As estrelas e o gás que compõem as caudas terão sido puxados dos discos galácticos e facilmente deslocados de um ou de ambos os corpos, em vez dos centros galácticos gravitacionalmente ligados. Dois exemplos proeminentes de colisões que produzem caudas de maré são as Galáxias dos Camundongos e as Galáxias das Antenas.

Assim como a Lua eleva as marés em lados opostos da Terra*, a maré de uma galáxia produz dois braços opostos em sua galáxia companheira. Embora uma grande cauda seja formada se a galáxia perturbada for igual ou menos massiva do que sua parceira.

Mas se a galáxia perturbada for significativamente mais massiva do que a galáxia perturbadora, o braço posterior será relativamente menor, e o braço dianteiro, às vezes chamado de ponte, será mais proeminente.(*Diagrama do efeito de frenagem de maré pelo qual a Lua diminui a rotação da Terra feito por Andrew Buck, mostra também o efeito da força de maré na Terra.)

As pontes de maré são tipicamente mais difíceis de se distinguir do que as caudas de maré: no primeiro caso, a ponte pode ser absorvida pela galáxia passageira ou pela galáxia resultante mesclada, tornando-as visíveis por um período mais curto do que as caudas. Também vale destacar que se uma das duas galáxias estiver em primeiro plano, a segunda galáxia - e a ponte entre elas - pode estar parcialmente obscurecida. Juntos, esses efeitos podem dificultar a compreensão de onde uma galáxia termina e quando a outra começa.

Os laços de maré, onde uma cauda se junta à sua galáxia-mãe em ambas as extremidades, são ainda mais raros. As forças das marés dependem do gradiente de um campo gravitacional, ao invés de sua força, com seus efeitos resultantes geralmente limitados aos arredores imediatos de uma galáxia. Duas grandes galáxias colidindo ou passando perto uma da outra serão submetidas a uma grande força de maré, frequentemente produzindo as mais visualmente impressionantes demonstrações das marés galácticas em ação.

Interações com galáxias satélites
Como os efeitos das marés são mais fortes na vizinhança imediata de uma galáxia, as galáxias satélites são particularmente suscetíveis de serem afetadas. Essa força externa sobre um satélite pode produzir movimentos ordenados dentro dele, levando a efeitos observáveis em grande escala: a estrutura interna e os movimentos de uma galáxia satélite anã podem ser severamente afetados por uma maré galáctica, induzindo a rotação (como com as marés do oceanos da Terra) ou uma relação entre massa e luminosidade anômala.

Galáxias satélites também podem ser submetidas à mesma redução de maré que ocorre em colisões galácticas, onde gás e estrelas são arrancados das extremidades de uma galáxia, possivelmente para serem absorvidos por sua companheira.

A galáxia anã M32, uma galáxia satélite de Andrômeda, pode ter perdido seus braços espirais devido à redução das marés, enquanto uma alta taxa de formação de estrelas em seu núcleo remanescente pode ser o resultado de movimentos induzidos pelas marés das nuvens moleculares (As forças das marés podem amassar e comprimir as nuvens de gás interestelar dentro das galáxias, induzindo a grande formação estelar em pequenos satélites).

Galáxia de Andrômeda

A M32 é ponto mais brilhante na borda superior do disco da Galáxia de Andrômeda.

O mecanismo de separação é o mesmo que entre duas galáxias de massa equivalente, embora seu campo gravitacional comparativamente fraco assegure que apenas o satélite, e não a galáxia-mãe, seja afetado.

Se o satélite for muito pequeno em comparação com a galáxia principal, as caudas de marés produzidas provavelmente serão simétricas e seguirão uma órbita muito semelhante, traçando efetivamente o caminho do satélite.

No entanto, se o satélite for razoavelmente grande - com pouco mais de um décimo de milésimo da massa da galáxia principal - então a própria gravidade do satélite pode afetar as caudas, quebrando a simetria e acelerando as caudas em diferentes direções. A estrutura resultante depende da massa e da órbita do satélite junto à massa e estrutura estimada do halo galáctico em torno da galáxia-mãe, fornecendo um meio de detectar o potencial de matéria escura de uma galáxia como a nossa.

Ao longo de muitas órbitas entorno de sua galáxia-mãe, ou se a órbita passar muito perto dela, uma galáxia satélite pode eventualmente ser completamente dilacerada, para formar um fluxo de maré de estrelas e gás envolvendo o corpo maior. Foi sugerido que os discos estendidos de gás e estrelas ao redor de algumas galáxias, como Andrômeda, podem ser o resultado da interrupção completa da maré (e uma subsequente fusão com a galáxia principal) de uma galáxia anã satélite.

Efeitos em corpos celestes dentro de uma galáxia

Os efeitos das marés também estão presentes dentro de uma galáxia, onde são provavelmente mais acentuados. Isso pode ter consequências para a formação de estrelas e sistemas planetários.

Normalmente, a gravidade de uma estrela terá influência dentro de seu próprio sistema, sendo apenas a passagem de outras estrelas nas regiões próximas para que se afete substancialmente tal dinâmica. No entanto, nas áreas externas do sistema, a gravidade da estrela é fraca e as marés galácticas podem ter interferência.

No caso do Sistema Solar, a nuvem de Oort, fonte da maioria dos cometas de longo período do nosso sistema, encontra-se nesta região de transição. A nuvem de Oort é uma vasta redoma de gás, poeira e planetesimais em torno do Sistema Solar, possivelmente, em um raio de um ano-luz.

Em uma área tão vasta, o gradiente do campo gravitacional da Via Láctea desempenha um papel muito mais relevante. Por causa desse gradiente, as marés galácticas podem deformar o formato esférico da nuvem de Oort, esticando a nuvem na direção do centro galáctico e comprimindo-a ao longo dos outros dois eixos, assim como a Terra se distende em resposta à gravidade da Lua.

A gravidade do Sol é suficientemente fraca a tal distância para que essas pequenas perturbações galácticas sejam suficientes para deslocar alguns planetesimais de órbitas distantes, enviando-os em direção ao Sol e reduzindo significativamente seus periélios. Um planetesimal é composto de uma mistura de rochas e gelo, se tornaria um cometa quando submetido ao aumento da radiação solar presente no Sistema Solar interior.

Foi sugerido que a maré galáctica também pode contribuir para a expansão da nuvem de Oort, aumentando o periélio de planetesimais* com grandes afélios.

Isso demonstra que os efeitos da maré galáctica são bastante complexos e dependem muito do comportamento de objetos individuais dentro de um sistema planetário. Não obstante, o efeito pode ser bastante significativo; cerca de até 90% de todos os cometas originários da nuvem de Oort podem ser o resultado da maré galáctica.

O retângulo na parte superior mostra nosso Sistema Solar, a órbita de Plutão e o Cinturão de Kuiper. Na ilustração maior está a Nuvem de Oort composta de muitos bilhões de cometas.. Crédito: NASA,JPL

*Planetesimal é um corpo rochoso ou de gelo de 0.1 a 100km que supostamente se formou no início do Sistema Solar. Supõem-se que os planetas cresceram da acumulação de planetesimais. Muitos planetesimais que sobraram da acreção foram ejetados por perturbações dos planetas para o Cinturão de Kuiper e para a Nuvem de Oort que fica além de Netuno.

Uma teoria amplamente aceita sobre a formação de planetas, as chamadas hipóteses planetesimais de Chamberlin-Moulton e a de Viktor Safronov, afirma que os planetas se formam de grãos de poeira cósmica que colidem e se grudam formando corpos maiores e maiores. Quando os corpos atingem tamanhos de aproximadamente um quilômetro, eles podem atrair-se por meio da gravidade mútua auxiliando no crescimento de protoplanetas do tamanhos de luas. Essa é a definição mais comum de planetesimais." - Wikipédia

Fontes:

Wikipédia (texto: O que é a maré galáctiga? e Planetesimal)D

https://pt.wikipedia.org/wiki/Mar%C3%A9_gal%C3%A1ctica

https://pt.wikipedia.org/wiki/Planetesimal

Astronom Piture of the Day

http://apod.nasa.gov/apod/ap150201.html

NASA/JPL - Ilustração Cinturão de Kuiper e Nuvem de Oort

https://herschel.jpl.nasa.gov/solarSystem.shtml

NASA.GOV - Imagem Terra e Lua

https://www.nasa.gov/feature/goddard/from-a-million-miles-away-nasa-camera-shows-moon-crossing-face-of-earth

Veja também: