Revelado o mais detalhado mapa da Via Láctea no infravermelho

Imagem da Nebulosa da Quilha (Carina Nebula) observada na banda do infravermelho pelo telescópio VISTA (ESO) (cima) e pelo telescópio espacial James Webb (baixo). (Crédito: ESO/VVVX survey & NASA/ESA/CSA e STScI)

Este mapa é o resultado de duas campanhas de observação, que se estenderam ao longo de 13 anos, do qual fez parte um colaborador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço.

Com mais de 1,5 mil milhões de objetos, é o maior e mais detalhado mapa da Via Láctea na banda do infravermelho. São 500 Terabytes de dados, acumulados ao longo de mais de 13 anos de observação com o telescópio VISTA, do Observatório Europeu do Sul (ESO). Resulta das campanhas de observação VISTA Variables in the Via Láctea (VVV) e VISTA Variables in the Vía Láctea eXtended (VVVX)1, que contaram com uma imensa equipa2 internacional de investigadores, incluindo o colaborador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA3), Nanda Kumar.

Interior da cúpula do telescópio de rastreio VISTA. (Crédito: ESO)

A equipa usou o instrumento VIRCAM, instalado no telescópio VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy, ou Telescópio de Pesquisa para Astronomia no Visível e Infravermelho), que ao observar na banda do infravermelho, consegue ver através da poeira e do gás que permeiam a nossa galáxia. Assim, este instrumento consegue revelar os locais mais ocultos da Via Láctea, abrindo uma janela única para a nossa vizinhança galáctica.

Nanda Kumar, associado do Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP), que foi Co-Investigador de ambas as campanhas, comenta: “O que torna estes rastreios únicos é o imenso potencial para abordar os mais variados temas científicos. Recorrendo exatamente aos mesmos dados, há uns anos eu estava a investigar estrelas jovens massivas e agora estou à procura de estrelas de neutrões que agregam matéria escura”.

Este gigantesco conjunto de dados, que inclui mais de 200 000 imagens, cobre uma área do céu equivalente a 8600 luas cheias, e contém dez vezes mais objetos do que o anterior mapa mais detalhado, produzido pela mesma equipa em 2012.

Áreas da Via Láctea observadas durante as campanhas de observação VISTA Variables in the Via Láctea (VVV) e VISTA Variables in the Via Láctea eXtended (VVVX), com indicação das coordenadas galácticas e das constelações. (Crédito: ESO/VVVX survey)

Este mapa contém, por exemplo, estrelas recém-nascidas, frequentemente ainda obscurecidas por casulos de poeiras circundantes, ou enxames globulares de estrelas – densos aglomerados de milhões de estrelas, algumas delas das mais antigas na Via Láctea. Ao observar no infravermelho, o VISTA também consegue detetar objetos mais frios, mas que brilham nesta banda, tais como anãs castanhas4 ou planetas errantes. 

“Nós usámos estas medições de variabilidade em estrelas jovens de grande massa, para descobrir a variação da luz infravermelha que resulta quando estes objetos jovens engolem grandes quantidades de gás, para crescerem e se tornarem massivos”
Nanda Kumar

As observações destas campanhas começaram em 2010 e estenderam-se até ao primeiro semestre de 2023, somando 420 noites de observação. Isto permitiu à equipa observar várias vezes as mesmas zonas do céu, que assim conseguiu determinar não só as posições destes objetos, mas também medir o seu movimento e se o brilho destes se alterou.

A equipa mapeou estrelas cuja luminosidade varia periodicamente, que podem ser usadas como velas padrão5 – “réguas cósmicas” para a medição de distâncias no Universo. Isto permitiu aos investigadores ter uma visão tridimensional das regiões mais centrais da Via Láctea, que antes estavam obscurecidas por poeiras. A equipa também conseguiu seguir estrelas hipervelozes – estrelas catapultadas pela gravidade do buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea.

Mosaico com uma seleção de regiões da nossa galáxia observadas pelo telescópio VISTA, na banda do infravermelho. Da esquerda para a direita, e de cima para baixo: NGC 3576, NGC 6357 e M17; NGC 6188, M22 e NGC 3603. (Crédito: ESO/VVVX survey)

Os dados obtidos pelas campanhas VVV e VVVX já deram origem a mais de trezentos artigos científicos, mas agora que são públicos, estes dados irão continuar a ser analisados e a produzir novas descobertas durante as próximas décadas.

O trabalho desenvolvido durante estas campanhas servirá ainda de preparação para definir e planear projetos com o telescópio espacial Nancy Grace Roman (NASA), com lançamento previsto para 2026, o primeiro com capacidade para ir além dos dados do VVV/VVVX em tão grande escala.

Notas

  1. O artigo “The VISTA Variables in the Vía Láctea eXtended (VVVX) ESO public survey: Completion of the observations and legacy”, foi publicado na revista Astronomy & Astrophysics (DOI: 10.1051/0004-6361/202450584).
  2. A equipa é: R. K. Saito (Departamento de Física, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, Brazil [UFSC]), M. Hempel (Instituto de Astrofísica, Dep. de Ciencias Físicas, Facultad de Ciencias Exactas, Universidad Andres Bello, Providencia, Chile [ASTROUNAB] e Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Alemanha), J. Alonso-García (Centro de Astronomía, Universidad de Antofagasta, Antofagasta, Chile [CITEVA] e Millennium Institute of Astrophysics, Providencia, Chile [MAS]), P. W. Lucas (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, Hatfield, Reino Unido [CAR]), D. Minniti (ASTROUNAB; Vatican Observatory, cidade do Vaticano e UFSC), S. Alonso (Departamento de Geofísica y Astronomía, CONICET, Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Universidad Nacional de San Juan, Rivadavia, Argentina [UNSJ-CONICET]), L. Baravalle (Instituto de Astronomía Teórica y Experimental, Córdoba, Argentina [IATE-CONICET]; Observatorio Astronómico de Córdoba, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina [OAC]), J. Borissova (Instituto de Física y Astronomía, Universidad de Valparaíso, Valparaíso, Chile [IFA-UV] e MAS), C. Caceres (ASTROUNAB), A. N. Chené (Gemini Observatory, Northern Operations Center, Hilo, EUA), N. J. G. Cross (Wide-Field Astronomy Unit, Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edimburgo, Reino Unido), F. Duplancic (UNSJ-CONICET), E. R. Garro (European Southern Observatory, Vitacura, Chile [ESO Chile]), M. Gómez (ASTROUNAB), V. D. Ivanov (European Southern Observatory, Garching bei München [ESO Alemanha]), R. Kurtev (IFA-UV and MAS), A. Luna (INAF – Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Nápoles, Itália [INAF- OACN]), D. Majaess (Mount Saint Vincent University, Halifax, Canada), M. G. Navarro (INAF – Osservatorio Astronomico di Roma, Itália [INAF-OAR]), J. B. Pullen (ASTROUNAB), M. Rejkuba (ESO Alemanha), J. L. Sanders (Department of Physics and Astronomy, University College London, Londres, Reino Unido), L. C. Smith (Institute of Astronomy, University of Cambridge, Cambridge, Reino Unido), P. H. C. Albino (UFSC), M. V. Alonso (IATE-CONICET and OAC), E. B. Amôres (Departamento de Física, Universidade Estadual de Feira de Santana, Feira de Santana, Brasil), E. B. R. Angeloni (Gemini Observatory/NSF’s NOIRLab, La Serena, Chile [NOIRLab]), J. I. Arias (Departamento de Astronomía, Universidad de La Serena, La Serena, Chile [ULS]), M. Arnaboldi (ESO Alemanha), B. Barbuy (Universidade de São Paulo, São Paulo, Brasil), A. Bayo (ESO Alemanha), J. C. Beamin (ASTROUNAB e Fundación Chilena de Astronomía, Santiago, Chile), L. R. Bedin (Istituto Nazionale di Astrofisica, Osservatorio Astronomico di Padova, Pádova, Itália [INAF-OAPd]), A. Bellini (Space Telescope Science Institute, Baltimore, EUA [STScI]), R. A. Benjamin (Department of Physics, University of Wisconsin-Whitewater, Whitewater, EUA), E. Bica (Departamento de Astronomia, Instituto de Física, Porto Alegre, Brasil [IF – UFRGS]), C. J. Bonatto (IF – UFRGS), E. Botan (Instituto de Ciências Naturais, Humanas e Sociais, Universidade Federal de Mato Grosso, Sinop, Brasil), V. F. Braga (INAF-OAR), D. A. Brown (Vatican Observatory, Tucson, EUA), J. B. Cabral (IATE-CONICET e Gerencia De Vinculación Tecnológica, Comisión Nacional de Actividades Espaciales, Córdoba, Argentina), D. Camargo (Colégio Militar de Porto Alegre, Ministério da Defesa, Exército Brasileiro, Brasil), A. Caratti o Garatti (INAF- OACN), J. A. Carballo-Bello (Instituto de Alta Investigación, Universidad de Tarapacá, Arica, Chile [IAI-UTA]), M.Catelan (Instituto de Astrofísica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile [Instituto de Astrofísica UC]; MAS e Centro de Astro-Ingeniería, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile [AIUC]), C. Chavero (OAC e Consejo Nacional de Investigaciones Científica y Técnicas, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina [CONICET]), M. A. Chijani (ASTROUNAB), J. J. Clariá (OAC and CONICET), G. V. Coldwell (UNSJ-CONICET), C. Contreras Peña (Department of Physics and Astronomy, Seoul National University, Seul, Coreia e Research Institute of Basic Sciences, Seoul National University, Seul, Coreia), C. R. Contreras Ramos (Instituto de Astrofísica UC e MAS), J. M. Corral-Santana (ESO Chile), C. C. Cortés (Departamento de Tecnologías Industriales, Faculty of Engineering, Universidad de Talca, Curicó, Chile), M. Cortés-Contreras (Departamento de Física de la Tierra y Astrofísica & Instituto de Física de Partículas y del Cosmos de la UCM, Facultad de Ciencias Físicas, Universidad Complutense de Madrid, Madrid, Espanha), P. Cruz (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Madrid, Espanha [CAB]), I. V. Daza-Perilla (CONICET; IATE-CONICET e Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina), V. P. Debattista (University of Central Lancashire, Preston, Reino Unido), B. Dias (ASTROUNAB), L. Donoso (Instituto de Ciencias Astronómicas, de la Tierra y del Espacio, San Juan, Argentina), R. D’Souza (VO), J. P. Emerson (Astronomy Unit, School of Physical and Chemical Sciences, Queen Mary University of London, Londres, Reino Unido), S. Federle (ESO Chile e ASTROUNAB), V. Fermiano (UFSC), J. Fernandez (UNSJ-CONICET), J. G. Fernández-Trincado (Instituto de Astronomía, Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chile [IA-UCN]), T. Ferreira (Department of Astronomy, Yale University, New Haven, EUA), C. E. Ferreira Lopes (Instituto de Astronomía y Ciencias Planetarias, Universidad de Atacama, Copiapó, Chile [INCT] e MAS), V. Firpo (NOIRLab), C. Flores-Quintana (ASTROUNAB e MAS), L. Fraga (Laboratorio Nacional de Astrofísica, Itajubá, Brasil), D.Froebrich (Centre for Astrophysics and Planetary Science, School of Physics and Astronomy, University of Kent, Canterbury, Reino Unido), D. Galdeano (UNSJ-CONICET), I. Gavignaud (ASTROUNAB), D. Geisler (Departamento de Astronomía, Universidad de Concepción, Chile [UdeC]; Instituto Multidisciplinario de Investigación y Postgrado, Universidad de La Serena, Chile [IMIP-ULS] e ULS), O. E.Gerhard (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Alemanha [MPE]), W. Gieren (UdeC), O. A. Gonzalez (United Kingdom Astronomy Technology Centre, Royal Observatory Edinburgh, Edinburgh, Reino Unido), L. V. Gramajo (OAC e CONICET), F. Gran (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Nice, França [Lagrange]), P. M. Granitto (Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas, Rosario, Argentina), M. Griggio (INAF-OAPd; Dipartimento di Fisica, Università di Ferrara, Ferrara, Itália e STScI), Z. Guo (IFA-UV e MAS), S. Gurovich (IATE-CONICET e Western Sydney University, Kingswood, Austrália), M. Hilker (ESO Alemanha), H. R. A. Jones (CAR), R. Kammers (UFSC), M. A. Kuhn (CAR), M. S. N. Kumar (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, Porto, Portugal), R. Kundu (Miranda House, University of Delhi, India e Inter University centre for Astronomy and Astrophysics, Pune, India), M. Lares (IATE-CONICET), M. Libralato (INAF-OAPd), E. Lima (Universidade Federal do Pampa, Uruguaiana, Brazil), T. J. Maccarone (Department of Physics & Astronomy, Texas Tech University, Lubbock, EUA), P. Marchant Cortés (ULS), E. L. Martin (Instituto de Astrofisica de Canarias e Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, San Cristóbal de la Laguna, Spain), N. Masetti (Istituto Nazionale di Astrofisica, Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Bologna, Italy e ASTROUNAB), N. Matsunaga (Department of Astronomy, Graduate School of Science, The University of Tokyo, Japão), F. Mauro (IA-UCN), I. McDonald (Jodrell Bank Centre for Astrophysics, The University of Manchester, Reino Unido [JBCA]), A. Mejías (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Las Condes, Chile), V. Mesa (IMIP-ULS; Association of Universities for Research in Astronomy, Chile, Grupo de Astrofísica Extragaláctica-IANIGLA; CONICET, e Universidad Nacional de Cuyo, Mendoza, Argentina), F. P. Milla-Castro (ULS), J. H. Minniti (Department of Physics and Astronomy, Johns Hopkins University, Baltimore, EUA), C. Moni Bidin (IA-UCN), K. Montenegro (Clínica Universidad de los Andes, Santiago, Chile), C. Morris (CAR), V. Motta (OAC), F. Navarete (SOAR Telescope/NSF’s NOIRLab, La Serena, Chile), C. Navarro Molina (Centro de Docencia Superior en Ciencias Básicas, Universidad Austral de Chile, Puerto Montt, Chile), F. Nikzat (Instituto de Astrofísica UC e MAS), J. L. NiloCastellón (IMIP-ULS e ULS), C. Obasi (IA-UCN and Centre for Basic Space Science, University of Nigeria, Nsukka, Nigeria), M. Ortigoza-Urdaneta (Departamento de Matemática, Universidad de Atacama, Copiapó, Chile), T. Palma (OAC), C. Parisi (OAC e IATE-CONICET), K. Pena Ramírez (NSF NOIRLab/Vera C. Rubin Observatory, La Serena, Chile), L. Pereyra (IATE-CONICET), N. Perez (UNSJ-CONICET), I. Petralia (ASTROUNAB), A. Pichel (Instituto de Astronomía y Física del Espacio, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina [IAFE-CONICET]), G. Pignata (IAI-UTA), S. Ramírez Alegría (CITEVA), A. F. Rojas (Instituto de Astrofísica UC, Instituto de Estudios Astrofísicos, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Santiago, Chile and CITEVA), D. Rojas (ASTROUNAB), A. Roman-Lopes (ULS), A. C. Rovero (IAFE-CONICET), S. Saroon (ASTROUNAB), E. O. Schmidt (OAC e IATE-CONICET), A. C. Schröder (MPE), M. Schultheis (Lagrange), M. A. Sgró (OAC), E. Solano (CAB), M. Soto (INCT), B. Stecklum (Thüringer Landessternwarte, Tautenburg, Alemanha), D. Steeghs (Department of Physics, University of Warwick, Reino Unido), M. Tamura (Department of Astronomy, Graduate School of Science, University of Tokyo; Astrobiology Center, Tóquio, Japão, e National Astronomical Observatory of Japan, Tóquio, Japão), P. Tissera (Instituto de Astrofísica UC e AIUC), A. A. R. Valcarce (Departamento de Física, Universidad de Tarapacá, Chile), C. A. Valotto (IATE-CONICET e OAC), S. Vasquez (Museo Interactivo de la Astronomía, La Granja, Chile), C. Villalon (IATE-CONICET e OAC), S. Villanova (UdeC), F. Vivanco Cádiz (ASTROUNAB), R. Zelada Bacigalupo (North Optics, La Serena, Chile), A. Zijlstra (JBCA e School of Mathematical and Physical Sciences, Macquarie University, Sydney, Austrália), e M. Zoccali (Instituto de Astrofísica UC e MAS).
  3. O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço é a instituição de referência na área em Portugal, integrando investigadores da Universidade de Lisboa, Universidade de Coimbra e Universidade do Porto, e englobando a maioria da produção científica nacional na área. Foi avaliado como “Excelente” na última avaliação de unidades de investigação e desenvolvimento organizada pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT). A atividade do IA é financiada por fundos nacionais e internacionais, incluindo pela FCT/MCES (UIDB/04434/2020 e UIDP/04434/2020).
  4. As anãs castanhas são objetos quase-estelares, por vezes designados por “estrelas falhadas”, sem massa suficiente para desencadear reações de fusão nuclear no seu interior..
  5. Uma vela padrão é um objeto celeste cujo brilho real é conhecido e que é utilizado pelos astrónomos na determinação de distâncias em astronomia extragaláctica e em cosmologia. Algumas estrelas têm brilho variável, com o seu brilho a estar fortemente associado ao período de variação. Ao medir o ritmo a que estas estrelas variam o seu brilho, é possível calcular a distância a que se encontram.

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