Conheça a maior estrutura descoberta em nossa galáxia

Esta imagem mostra “gêiseres” em azul sendo expelidos da Via Láctea. (Imagem óptica – A. Mellinger/Uni. Central de Michigan; imagem de radio – E. Carretti/CSIRO; dados de rádio – equipe S-PASS; composição – E. Bresser/CSIRO)

Não é todo dia que se descobre uma enorme estrutura que  estende por mais da metade do céu, mas foi exatamente isto que aconteceu com a equipe internacional de astrônomos que eu liderava, enquanto nos debruçávamos recentemente sobre observações feitas com o Radiotelescópio Parkes do CSIRO.

O que descobrimos são projeções gigantes de partículas carregadas provenientes das regiões centrais de nossa galáxia, como relatado em nosso artigo publicado na Nature em janeiro.

Então, de onde é que estas partículas carregadas vêm? E o que elas podem nos dizer sobre nossa galáxia?

Cones e partículas

Essas projeções de partículas carregadas consistem de dois lóbulos que se estendem verticalmente a partir do plano do disco da galáxia em ambos os lados. Imagine dois cones, com seus pontos mais estreitos unidos e você terá uma ideia do que essa estrutura se parece (veja imagem acima).

Os lóbulos correspondem aproximadamente a bolhas de raios-gama descobertas em 2010 usando dados de raios-gama do telescópio espacial Fermi da NASA (veja imagem abaixo).

Estas projeções são enormes, estendendo-se por 120º pelo céu – dois terços do caminho de horizonte a horizonte. Em termos absolutos, estas projeções estão espalhadas por 50 mil anos-luz – metade do diâmetro da galáxia. Simplesmente, esta é a maior estrutura já descoberta em nossa galáxia.

Bolhas de raios-gama que se estendem por 50 mil anos-luz, ou cerca de metade da Via Láctea, projetam-se do centro do disco da galáxia (NASA/GSFC)

Origens

A análise dos dados do Parkes mostra que estas estruturas são projeções de partículas carregadas, geradas pela atividade de formação estelar numa área estreita em torno do centro galáctico. A parte central da Via Láctea contém uma enorme quantidade de gás de formação de estrelas e muitas estrelas jovens e massivas que formam e explodem como supernovas.

Os lóbulos também contêm três estruturas como cristas, estruturas paralelas, como o espiralar de um saca-rolha, em torno da superfície dos lóbulos. Pelo menos uma delas parece estar conectada ao centro da galáxia e sua raiz pode ser um dos superaglomerados estelares que orbitam o centro galáctico.

As cristas, conforme sugerimos em nosso artigo da Nature, são projeções diretas saindo de um desses superaglomerados estelares particular. As outras duas cristas não estão conectadas e suas raízes não estão mais ativas.

Desta forma, estas cristas poderiam ser relíquias da atividade de formação estelar do passado – uma assinatura de aglomerados estelares passados que orbitaram o centro galáctico.

Detectando e não detectado

Muitas pessoas nos perguntam por que essas enormes estruturas não foram vistas antes. Isto é porque o céu era previamente observado com uma frequência de rádio que era demasiadamente baixa ou demasiadamente alta.

Em baixa frequência, o sinal está escondido por causa de um fenômeno chamado de rotação de Faraday – quando o ângulo de polarização da luz é rodado pelo material entre a fonte e o observador. Em alta frequência, o sinal das projeções de partículas carregadas é muito fraco e não é detectado.

Quando planejamos nosso projeto, visávamos estudar a estrutura da galáxia e seu campo magnético e decidimos observar numa frequência intermediária (2,3 GHz) para superar os problemas mencionados acima e desvendar o sinal galáctico oculto.

O que realmente nos surpreendeu é a enorme quantidade de energia contida nos lóbulos – da ordem energética emitida por um milhão de supernovas.

Para contextualizar um pouco, cada supernova é tão brilhante que ofusca toda a galáxia que a hospeda. A estrutura que descobrimos contém mais energia do que é expelida por um milhão dessas explosões estelares.

Esta enorme quantidade de energia é produzida numa região compacta (cerca de 600 anos-luz de diâmetro) no centro da nossa galáxia e é expelida verticalmente na forma dessas projeções para a periferia da galáxia – o halo galáctico.

Esse halo era considerado um lugar tranquilo, mas agora descobrimos que ele é continuamente injetado com uma enorme quantidade de energia. Nosso estudo parece sugerir que a interação entre nossa Galáxia e sua periferia precisa ser repensada.

Nossos dados mostram também que as projeções carregam um forte campo magnético com enorme energia magnética que é gerada no centro da galáxia e transportada no halo.

Suspeitamos que este processo possa desempenhar um papel fundamental na geração e manutenção do campo magnético galáctico, cuja origem tem sido um mistério desde sua descoberta.

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