James Webb revela estrutura oculta no centro da Galáxia da Lula

O Telescópio Espacial James Webb (JWST) revelou uma estrutura de barra previamente oculta no centro da Galáxia da Lula, conhecida cientificamente como M77 ou NGC 1068. A descoberta foi possível graças à capacidade do telescópio de observar em comprimentos de onda infravermelhos, que penetram através da densa poeira que obscurece o núcleo galáctico.

A Galáxia da Lula está localizada a aproximadamente 35 milhões de anos-luz da Terra e é considerada o protótipo de sua categoria, abrigando um buraco negro supermassivo extremamente ativo em seu centro. Sua proximidade relativa e orientação frontal em relação à Terra fazem dela um laboratório ideal para estudar a dinâmica de núcleos galácticos ativos.

Imagem de M77 — Imagem do Telescópio Espacial Hubble de M77, também conhecida como Galáxia Lula, lançada em 2013 – Imagem: NASA, ESA e A. van der Hoeven

Superando o obstáculo da poeira cósmica para ver a galáxia

O principal desafio para estudar o centro da M77 sempre foi a quantidade extraordinária de poeira que envolve seu núcleo. Essa poeira bloqueia e dispersa a luz em comprimentos de onda visíveis, ultravioleta e até mesmo de rádio, tornando impossível observar diretamente o que acontece no coração da galáxia;
O JWST foi especificamente projetado para contornar essa limitação. Suas câmeras NIRCam (infravermelho próximo) e MIRI (infravermelho médio) conseguem captar luz que não é afetada pela poeira, revelando características da galáxia que permaneciam invisíveis para outros instrumentos;
As novas observações revelaram uma faixa de estrelas, gás e poeira atravessando o centro da galáxia espiral — uma estrutura conhecida como barra galáctica. Esta formação não pode ser detectada em comprimentos de onda ópticos devido à interferência da poeira;
As imagens também penetraram através dos volumes massivos de poeira no centro da galáxia, revelando detalhes ao redor do núcleo. A massa concentrada nessa região é estimada em cerca de 13 milhões de vezes a massa do Sol, embora não esteja claro que forma essa massa assume.

Evidências recentes sugerem que não um, mas dois buracos negros supermassivos podem estar localizados no centro da Galáxia da Lula, presos em uma órbita binária apertada. O JWST provavelmente não consegue resolver essa questão por meio de imagem direta dos objetos, já que sua separação projetada de apenas 0,1 parsec os tornaria impossíveis de distinguir individualmente, mesmo com a resolução espetacular do telescópio.

Nova imagem no infravermelho próximo da Galáxia da Lula, obtida pelo JWST; as quatro linhas laranjas que se cruzam no centro da imagem não fazem parte da cena, mas são picos de difração gerados pelo próprio instrumento – Imagem: ESA/Webb, NASA & CSA, A. Leroy

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Regiões de formação estelar e dinâmica galáctica

O telescópio também pode revelar movimentos de poeira e gás ao redor do centro galáctico que podem fornecer mais informações sobre a natureza do buraco negro ou buracos negros que agitam a região. As imagens do JWST mostram regiões brilhantes espalhadas pela galáxia, coloridas em vermelho, que são bolsões de formação estelar criados no gás e poeira ao longo dos braços espirais da galáxia.

Uma estrela começa a se formar quando um bolsão de gás se torna denso o suficiente para colapsar sob a gravidade, transformando-se na semente de uma estrela. Nas imagens, é possível ver um anel brilhante de formação estelar ao redor do centro da galáxia, com alguns milhares de anos-luz de diâmetro.

Este anel de explosão estelar foi bem estudado na Galáxia da Lula. Os astrônomos acreditam que este anel se formou como resultado natural da arquitetura da galáxia, que concentra gravitacionalmente o gás nessa região. Outras regiões de explosão estelar estão distribuídas ao longo dos braços espirais da galáxia, indicativas de um ambiente galáctico altamente dinâmico.

Composição de imagens de M77 no infravermelho próximo e médio obtidas pelo JWST – Imagem: ESA/Webb, NASA e CSA, A. Leroy

Conexão com partículas de alta energia

Em 2022, cientistas revelaram que haviam rastreado um neutrino de alta energia diretamente até o coração da Galáxia da Lula. O núcleo galáctico consome material a uma taxa equivalente a cerca de 0,23 vezes a massa do Sol por ano. Todo esse material girando sob extremo estresse gravitacional e friccional gera uma quantidade considerável de energia.

Neutrinos de alta energia nascem em situações extremamente energéticas, mas são muito difíceis de rastrear. O estudo de 2022 sugere que a Galáxia da Lula pode ser um acelerador gigante de partículas atômicas, sendo um dos poucos identificados além da Via Láctea.

Ao observar objetos como estes em luz que revela segredos normalmente invisíveis aos nossos olhos, o JWST pode ajudar a responder algumas das questões mais intrigantes sobre o universo ao nosso redor.