JWST revela segredos da Galáxia Lula (M77/NGC 1068)

A imagem de uma galáxia intensamente brilhante, riscada por faixas dramáticas de poeira e salpicada por regiões cintilantes de nascimento de estrelas, não serve apenas para encantar os olhos.

A Galáxia Lula (M77/NGC 1068) e seu núcleo galáctico ativo

A chamada Galáxia Lula - conhecida formalmente como M77 ou NGC 1068 - é o exemplo clássico do seu tipo: uma galáxia com um buraco negro supermassivo no centro, “ardendo” de forma voraz.

Ela está relativamente próxima da Via Láctea, a cerca de 35 milhões de anos-luz. Somado ao facto de ser muito luminosa e de a vermos praticamente de frente, isso a transforma num excelente laboratório para investigar a dinâmica turbulenta de um núcleo galáctico ativo.

O obstáculo é que a Galáxia Lula é c-h-e-i-a de p-o-e-i-r-a - e a região central é ainda mais carregada. Por isso, observar o “coração” e identificar o que alimenta esse motor é uma tarefa extremamente complicada.

Por sorte, é exatamente para esse tipo de desafio que o JWST foi concebido.

O que o JWST revelou no infravermelho (NIRCam e MIRI)

A luz infravermelha não é bloqueada nem espalhada pela poeira da mesma forma que os comprimentos de onda mais curtos. Assim, com novas observações no infravermelho próximo (NIRCam) e no infravermelho médio (MIRI), o JWST expôs características da Galáxia Lula que não aparecem no visível, no ultravioleta ou mesmo em comprimentos de onda de rádio.

Entre as novidades, as imagens revelam uma faixa alongada de estrelas, gás e poeira atravessando o centro da galáxia espiral - a chamada estrutura de barra - que não se destaca em observações no visível.

As imagens também “cortam” o enorme volume de poeira na região central e mostram com mais nitidez o que acontece no entorno do núcleo.

Estima-se que a massa concentrada ali chegue a cerca de 13 milhões de vezes a massa do Sol, mas ainda não é totalmente claro sob que forma essa massa se apresenta. Evidências recentes indicam que talvez não exista apenas um, mas dois buracos negros supermassivos no centro da Galáxia Lula, presos numa órbita binária bastante apertada.

O JWST provavelmente não conseguirá encerrar essa discussão ao fotografar diretamente o par: com uma separação projetada de apenas 0.1 parsecs, eles ficariam próximos demais para serem resolvidos individualmente a dezenas de milhões de anos-luz de distância, mesmo com a resolução impressionante do telescópio.

Ainda assim, o instrumento pode revelar movimentos de poeira e gás ao redor do centro galáctico - pistas capazes de esclarecer melhor a natureza do buraco negro (ou dos buracos negros) que está a agitar a região.

Formação estelar, anel de explosão e o neutrino de alta energia

Outro elemento evidente nas imagens do JWST são áreas espalhadas que brilham intensamente, destacadas em tons de vermelho. Elas correspondem a bolsões de formação estelar que surgem no gás e na poeira ao longo dos braços espirais.

Uma estrela começa a nascer quando uma região de gás se torna densa o suficiente para colapsar sob a própria gravidade, formando a “semente” do astro.

Na imagem, é possível ver um anel brilhante de formação estelar ao redor do centro da galáxia, com alguns milhares de anos-luz de diâmetro.

Esse padrão é conhecido como anel de explosão de formação estelar e já foi bastante estudado na Galáxia Lula. Astrónomos consideram que ele se formou como consequência natural da arquitetura da galáxia, que concentra gravitacionalmente o gás nessa zona.

Há ainda outras regiões de explosão de formação estelar distribuídas ao longo dos braços espirais, sinal de um ambiente galáctico altamente dinâmico.

E a atividade não para por aí. Em 2022, cientistas divulgaram que haviam rastreado um neutrino de alta energia diretamente até o coração da Galáxia Lula.

Calcula-se que o núcleo galáctico consuma matéria a uma taxa equivalente a cerca de 0.23 vezes a massa do Sol por ano. É um ritmo bem constante, e todo esse material a rodopiar sob stress gravitacional e friccional extremos liberta uma grande quantidade de energia.

Neutrinos de alta energia nascem em cenários extremamente energéticos, mas são notoriamente difíceis de rastrear. O estudo de 2022 sugere que a Galáxia Lula pode funcionar como um gigantesco acelerador de partículas atómicas. Se for esse o caso, ela seria uma entre apenas algumas poucas identificadas para além da Via Láctea.

Ao observar objetos assim numa 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.

Você pode baixar as imagens do JWST da Galáxia Lula em tamanhos para papel de parede no site ESA Webb. Veja a imagem da NIRCam; a da MIRI; e a composição das duas.