Campo magnético colossal de uma galáxia em espiral distante

As galáxias espirais parecem bonitas e arrumadas, com a maioria de suas estrelas e gás confinados a um disco organizado ordenadamente em braços espirais em turbilhão. Mas há muito mais em uma galáxia do que aquilo que podemos ver, como demonstra uma nova imagem de fenômenos invisíveis.

A imagem mostra uma galáxia chamada NGC 4217, a cerca de 67 milhões de anos-luz da Via Láctea, vista de frente, e retratada em meio a uma visualização mapeada do vasto e complexo campo magnético da galáxia, espalhando cerca de 22.500 anos-luz no espaço em torno da NGC 4217.

Como não sabemos muito sobre como os campos magnéticos galácticos são gerados e mantidos, os astrônomos esperam que as lições aprendidas neste novo mapa possam ser aplicadas à nossa galáxia, a Via Láctea.

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Imagem composta de NGC 4217. 
(Y. Stein, NRAO, SDSS, KPNO 0,9m, J. English, R.-J. Dettmar, A. Miskolczi, R.J. Rand e J. Irwin)

"A Galáxia NGC 4217 é de particular interesse para nós", disse a astrônoma e física Yelena Stein, ex-Ruhr-Universität Bochum na Alemanha e agora no Centro de Données astronomiques de Strasbourg na França.

"Essa imagem mostra claramente que, quando pensamos em galáxias como a Via Láctea, não devemos esquecer que elas têm campos magnéticos em toda a galáxia", acrescentou.

Campos magnéticos são campos invisíveis que exercem uma força sobre partículas magneticamente sensíveis. Eles podem ser gerados por ímãs, mas também por correntes elétricas e alteração de campos elétricos.

Só porque os campos magnéticos são invisíveis, no entanto, não são indetectáveis. Os astrônomos têm uma maneira muito inteligente de detectar campos magnéticos em galáxias distantes, começando com raios cósmicos, que são partículas subatômicas que viajam em frações significativas da velocidade da luz enquanto fluem pelo espaço.

Quando os elétrons dos raios cósmicos são acelerados nas frentes de choque dos remanescentes de supernovas, eles podem ser acelerados quase até a velocidade da luz. Esses elétrons relativísticos espiralam ao longo das linhas do campo magnético, gerando ondas de rádio chamadas emissão de síncrotron através de uma ampla gama de comprimentos de onda. Um síncrotron é um acelerador de elétrons.

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Imagem: pixabay

É essa emissão de síncrotron que pode ser detectada aqui na Terra para reconstruir um campo magnético. Não é apenas a força da emissão que os astrônomos usam, mas também a polarização ou a maneira como as ondas de rádio são torcidas. Essa polarização mostra como as linhas dos campos magnéticos são orientadas.

Essa é a técnica usada pela equipe para mapear o campo magnético ao redor da NGC 4217, usando o observatório de radioastronomia Karl G. Jansky Very Large Array no Novo México e a rede de radiotelescópios Low-Frequency Array, sediada na Holanda.

Seus resultados mostraram um grande campo magnético em forma de X. Não é muito forte, com uma força total média de 9 microgauss, ou milionésimos de um gauss, em comparação com a força média de 0,5 gauss do campo magnético da Terra.

É enorme, porém, estendendo-se até 22.500 anos-luz acima e abaixo do disco galáctico. Isso não é incomum; várias galáxias formadoras de estrelas vistas de frente têm um campo magnético de forma semelhante.

Além disso, a equipe encontrou uma estrutura em forma de hélice e duas grandes estruturas "superbolhas". Essas superbolhas se formam em dois tipos de regiões: aquelas onde muitas estrelas massivas terminam suas vidas em supernovas; e aqueles onde nascem estrelas, um processo que gera ventos estelares intensos. As mesmas estruturas nos dois locais diferentes sugerem que os processos podem ser vinculados.

"É fascinante descobrirmos fenômenos inesperados em todas as galáxias sempre que usarmos medidas de polarização por rádio", disse o astrônomo Rainer Beck, do Instituto Max Planck de Radioastronomia, na Alemanha.

"Aqui na NGC 4217, são enormes bolhas de gás magnéticas e um campo magnético em hélice que espirala para cima no halo da galáxia".

Os pesquisadores também descobriram algo realmente estranho, grandes voltas no campo magnético ao longo de toda a galáxia.

"Isso nunca foi observado antes", disse Stein. "Suspeitamos que as estruturas sejam causadas pela formação de estrelas, porque nesses pontos a matéria é lançada para fora".

Embora o mecanismo por trás dos campos magnéticos galácticos não seja claro, a hipótese principal é que ele é gerado e mantido por um dínamo. Este é um fluido rotativo, convectivo e eletricamente condutor que converte energia cinética em energia magnética.

Na Terra, esse fluido é ferro fundido no núcleo interno. No sol, esse fluido é plasma. Nas galáxias de disco, também se pensa que o fluido do dínamo seja plasma.

É possível, observam os pesquisadores, que as explosões de supernova e a força de Coriolis se combinem com o movimento de cisalhamento para criar campos magnéticos regulares em larga escala, enquanto o gás infalível pode criar turbulência que resulta em assimetria.

Observações mais profundas da galáxia poderiam fornecer dados mais detalhados sobre seu campo magnético, ajudando a entender os processos que conduzem a ordem e o caos em seu campo magnético.

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Fonte: sciencealert



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