Canibalismo gal´
actico
Domingos Soares
As gal´axias est˜ao distribu´ıdas no espa¸co c´osmico de maneiras diversas. Algumas vezes elas est˜ao muito distantes umas das outras. Outras vezes elas se aglomeram, isto ´e, se ajuntam em grupos ligados pela atra¸c˜ao gravitacional m´utua. Estes grupos podem ter desde duas gal´axias — as chamadas gal´axias bin´arias — at´e milhares de gal´axias — os chamados aglomerados de gal´axias. Quando em grupos, as gal´axias podem interagir fortemente, e, em vir-tude desta intera¸c˜ao, perder completamente a sua individualidade. Dois fenˆomenos podem ocorrer neste caso. A fus˜ao, quando duas gal´axias de tamanho compar´avel se juntam, fundindo-se em uma s´o, e o canibalismo gal´actico, quando uma gal´axia, literalmente, “engole” uma companheira de muito menor tamanho. Mostrarei a seguir alguns exemplos de canibalismo entre as gal´axias, e descreverei como ocorre este fenˆomeno e algumas das caracter´ısticas da gal´axia canibal, que ´e, nos casos mais espetaculares, uma gigantesca gal´axia!
Para come¸car vamos ver uma imagem extraordin´aria. Trata-se de uma gal´axia canibal localizada no centro de um aglomerado de gal´axias. A prop´ o-sito, a maioria das gal´axias canibais ´e encontrada nos centros de grandes aglomerados. O motivo ´e muito simples: ´e l´a que se encontra “comida” em abundˆancia. Vejam na figura a gal´axia central do aglomerado de gal´axias denominado Abell 3827.
Antes de continuar, devo falar um pouco sobre os aglomerados Abell. Em 1958, o astrˆonomo norte-americano George Abell (1927-1983) determinou o primeiro cat´alogo de aglomerados de gal´axias. Cada aglomerado possui pelo menos 50 gal´axias, presas umas `as outras pela atra¸c˜ao gravitacional m´utua. Inicialmente o cat´alogo de Abell possu´ıa 2.712 aglomerados, observados no c´eu do hemisf´erio norte. Posteriormente, em 1989, ele foi complementado com mais 1.361 aglomerados observados no c´eu do hemisf´erio sul. O cat´alogo completo de Abell possui, portanto, 4.073 aglomerados de gal´axias. A gal´axia que discutiremos est´a localizada no aglomerado de n´umero 3827 na lista
completa de Abell.
Este aglomerado est´a localizado a 1,5 bilh˜ao de anos-luz. O que vemos na imagem era a situa¸c˜ao h´a 1,5 bilh˜oes de anos. Ou seja, hoje, muitas das gal´axias vistas em sua periferia j´a ter˜ao sido canibalizadas!
Como todas as gal´axias canibais, a gal´axia central de Abell 3827 ´e uma devoradora insaci´avel. Todas as gal´axias menores localizadas em sua proximi-dade tˆem um destino inexor´avel: serem “engolidas” pela gigantesca canibal. Vamos ver agora como isto acontece.
O grande protagonista do fenˆomeno do canibalismo gal´actico ´e a for¸ca da gravidade. A canibaliza¸c˜ao ocorre em duas etapas principais. Em primeiro lugar, a atra¸c˜ao gravitacional da gal´axia canibal age no sentido de arrancar as estrelas mais externas da gal´axia alimento. A for¸ca da gravidade varia em intensidade atrav´es da gal´axia alimento. Na sua parte mais pr´oxima ela ´
e maior, e ´e menor nas regi˜oes mais afastadas. Este tipo de for¸ca ´e deno-minado “for¸ca de mar´e”. O seu nome vem de seu efeito mais comum, qual seja, as mar´es oceˆanicas na Terra, provocadas principalmente pela atra¸c˜ao gravitacional da Lua sobre os oceanos. Pois bem, as for¸cas de mar´e arrancam as estrelas externas do “alimento”, tanto da parte mais pr´oxima quanto da parte mais afastada. Estas estrelas tˆem dois destinos bastante distintos, de-pendendo das condi¸c˜oes iniciais presentes no movimento da gal´axia alimento. Entre outros fatores, podemos mencionar, a forma de sua ´orbita em torno da canibal e do sentido de sua rota¸c˜ao intr´ınseca, ou seja, se ela gira no mesmo sentido do movimento orbital ou no sentido contr´ario, e, al´em do mais, da rapidez desta rota¸c˜ao.
Gal´axia central do aglomerado de gal´axias Abell 3827. As cores s˜ao artificiais e re-presentam a varia¸c˜ao do brilho da gal´axia. Os cinco “caro¸cos” amarelos localizados no centro da imagem s˜ao os restos de cinco gal´axias, as quais foram canibalizadas por esta gal´axia gigante. Note as in´umeras pequenas gal´axias localizadas ao redor do n´ucleo da gal´axia gigante. O destino delas ´e o mesmo: ser˜ao “comidas” pela canibal (Imagem: Michael J. West, ESO).
As estrelas arrancadas do alimento poder˜ao ser agregadas `a gal´axia ca-nibal ou ser arremessadas em altas velocidades na dire¸c˜ao do meio intra-aglomerado. A gal´axia canibal cresce em massa e brilho e o espa¸co existente entre as gal´axias do aglomerado ´e povoado com estrelas solit´arias, originadas das gal´axias canibalizadas. A gal´axia alimento fica reduzida `a sua regi˜ao central, a qual possui uma densidade maior de estrelas. Elas tornam-se pro-gressivamente em um “caro¸co” estelar. E ´e quando torna-se mais importante a segunda etapa do canibalismo.
Em segundo lugar, ent˜ao, os n´ucleos densos das pequenas gal´axias v˜ao progressivamente perdendo energia orbital. Esta perda de energia ocorre devido `a sua intera¸c˜ao gravitacional com as estrelas da gal´axia canibal. O alimento orbita por um meio onde existem muitas estrelas. Ocorre uma
esp´ecie de for¸ca de atrito, que freia o seu movimento, retirando energia da sua ´orbita. Esta for¸ca de atrito n˜ao ´e uma for¸ca de contacto direto, mas sim uma for¸ca dinˆamica de origem gravitacional. Ao se movimentar entre as estrelas da canibal, estas s˜ao atra´ıdas em sua dire¸c˜ao, e concentram-se em sua retaguarda. Esta concentra¸c˜ao de massa exerce uma for¸ca gravitacional sobre a pequena gal´axia diminuindo a sua velocidade orbital, portanto, diminuindo a sua energia orbital. A gal´axia, ent˜ao, cai em dire¸c˜ao ao centro da canibal, enquanto continua a orbitar em torno de seu centro. O seu destino final ´e a regi˜ao mais central da gal´axia canibal. Estes s˜ao os caro¸cos que aparecem na imagem de Abell 3827.
Veremos a seguir outro exemplo surpreendente de canibalismo gal´actico. Ele ocorreu na gal´axia el´ıptica gigante NGC 1316, localizada na constela¸c˜ao da Fornalha. A regi˜ao abrangida por esta constela¸c˜ao ´e perfeitamente vis´ıvel nos c´eus do hemisf´erio Sul. A gal´axia est´a localizada a 70 milh˜oes de anos-luz. A sua luz partiu em nossa dire¸c˜ao quando os dinossauros ainda andavam pela Terra, e s´o agora, devido `a sua imensa distˆancia, chegou aos nossos telesc´opios! As gal´axias el´ıpticas s˜ao constitu´ıdas quase que exclusivamente por estrelas. H´a, em geral, muito pouco g´as e pouca poeira interestelares. Esta ´e a regra. A n˜ao ser em alguns casos, como este, em que a gal´axia se “alimentou” de uma companheira rica em g´as e poeira, como uma gal´axia espiral. Como podemos ver na imagem, NGC 1316 possui uma aparˆencia digna de uma perfeita gal´axia el´ıptica. As suas estrelas est˜ao distribu´ıdas no interior de um contorno perfeitamente el´ıptico.
Imagem CCD de NGC 1316 obtida pelo telesc´opio VLT (“Very Large Telescope”), de 8,2 metros de abertura, do Observat´orio Europeu Austral (ESO), localizado nos Andes chilenos. Note as nuvens escuras de poeira interestelar na regi˜ao central da gal´axia. Esta poeira veio de uma gal´axia espiral canibalizada por NGC 1316 nas ´
ultimas centenas de milh˜oes de anos (Imagem: M. Della Valle, R. Gilmozzi e R. Viezzer, ESO).
NGC 1316 ´e uma poderosa fonte de ondas de r´adio. Esta atividade energ´etica est´a associada diretamente ao seu canibalismo. O g´as e a po-eira engolidos pela canibal caem em dire¸c˜ao ao centro gal´actico e l´a ocorre o seu colapso violento em dire¸c˜ao a uma usina energ´etica compacta cen-tral. O melhor candidato para esta usina energ´etica ´e um “buraco negro”, um hipot´etico habitante do cosmos cujas vizinhan¸ca ´e caracterizada por um alt´ıssimo campo gravitacional. A for¸ca gravitacional resultante deste campo atrai o material canibalizado, o qual atinge velocidades elevad´ıssimas, pas-sando a irradiar em v´arios comprimentos de onda, inclusive em ondas de
radiofrequˆencia. NGC 1316 ´e conhecida como a r´adio-fonte Fornalha A. A imagem seguinte mostra a dramaticidade da situa¸c˜ao.
Imagem composta de NGC 1316 mostrando a sua emiss˜ao na faixa ´optica (luz vis´ıvel) e na faixa de r´adio. A r´adio-emiss˜ao aparece na forma de lobos laterais, mostrados na cor laranja. Esta emiss˜ao ´e causada por jatos de part´ıculas eletri-camente carregadas arremessadas para fora, a partir do caro¸co energ´etico central da gal´axia. Note a pequena gal´axia na parte de cima de NGC 1316, cujo destino, nos pr´oximos milh˜oes de anos, ´e ser canibalizada pela gigante el´ıptica (Imagem: National Radio Astronomy Observatory, Estados Unidos).
A parte ´optica mostrada na imagem da r´adio-fonte Fornalha A exibe uma outra caracter´ıstica de gal´axias canibais. A imagem n˜ao possui um contorno perfeitamente el´ıptico, como na imagem anterior. Vemos estruturas nas formas de plumas estendendo-se acima e abaixo do corpo principal da gal´axia. Estas plumas estelares aparecem aqui porque a imagem foi obtida
por um tempo de exposi¸c˜ao maior do que na imagem anterior. As estrelas destas plumas s˜ao pertencentes `as gal´axias menores que foram “engolidas” por NGC 1316, seguindo as duas etapas descritas anteriormente.
O canibalismo gal´actico se manifesta de forma mais espetacular quando ocorre em gal´axias gigantes, como vimos. Mas ele pode ocorrer sempre que uma gal´axia, mesmo de tamanho comum, engole pela atra¸c˜ao gravitacional uma companheira bem menor, ou seja, uma gal´axia sat´elite. ´e o que parece estar acontecendo com a nossa vizinha, a gal´axia de Andrˆomeda (M31). Os astrˆonomos detectaram, atrav´es de observa¸c˜oes detalhadas, detritos estelares espalhados nas proximidades da gal´axia. Estes detritos est˜ao distribu´ıdos ao longo de um filamento sobreposto, no plano do c´eu, ao corpo de M31. A an´alise destas estrelas mostra que elas podem ser os restos de uma pequena gal´axia sat´elite canibalizada por M31. A ideia geral que surge a partir destes estudos ´e a de que toda gal´axia cresce por meio da canibaliza¸c˜ao de compa-nheiras menores.
E mesmo a nossa Via L´actea pode estar em pleno processo de caniba-liza¸c˜ao de seus sat´elites mais pr´oximos, a Grande Nuvem e a Pequena Nu-vem de Magalh˜aes! J´a foram observados detritos gasosos, formando extensos filamentos, os quais emanam das Nuvens em dire¸c˜ao `a Via L´actea. Estes filamentos gasosos seriam indica¸c˜oes de que um processo de canibaliza¸c˜ao est´a em pleno andamento. Daqui a algumas centenas de milh˜oes de anos, portanto, poderemos n˜ao ter mais as Nuvens de Magalh˜aes embelezando os nossos c´eus!
