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Galáxias anãs desafiam cientistas – entenda como

Todas as sextas-feiras, ao vivo, a partir das 21h (pelo horário de Brasília), vai ao ar o Programa Olhar Espacial, no canal do Olhar Digital no YouTube. O episódio da última sexta-feira (25) (que você confere aqui) teve a presença do doutor em astronomia pela USP, Guilherme Limberg, que participa do grupo internacional DELVE, responsável por descobrir a galáxia anã Aquarius III, que orbita a Via láctea.

Durante o programa, Limberg contou para Marcelo Zurita porque escolheu a astronomia e qual foi sua trajetória na área. Também explicou o que são as galáxias anãs e desmistificou o método utilizado por pesquisadores para encontrar esses objetos espaciais no céu noturno. 

Limberg está fazendo pós-doutorado em Chicago. (Imagem: Olhar Digital)

Quem é Guilherme Limberg?

O amor do pesquisador Guilherme Limberg pela astronomia começou aos 14 anos, quando um amigo o perguntou o que ele faria na faculdade. Limberg respondeu que sua vontade mesmo era fazer astrofísica, mas como era uma profissão mal-remunerada, ele decidiu fazer engenharia.

O interesse pelo cosmos e seus mistérios vinha do programa “O Universo”. Ele gostava dos assuntos, mas nunca teve a prática de olhar para o céu. O cientista disse que a parte mais técnica da astronomia é o que o chamava a atenção.

Em 2015, ele entrou na Universidade de São Paulo (USP) para cursar engenharia química. Porém, conta que após fazer um curso de férias no Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG), entendeu que a profissão de astrônomo era possível.

Ele fez o vestibular novamente e entrou no curso de Astronomia no IAG USP, onde se formou bacharel. Em 2020, ingressou no doutorado pela mesma instituição, tendo como objeto de pesquisa as galáxias anãs. “Praticamente todos os departamentos importantes de astronomia do planeta já tiverem alguém do IAG”, disse o pesquisador.

Atualmente, Limberg está no pós-doutorado na Universidade de Chicago, nos Estados Unidos. Ele participa do projeto DELVE Survey, uma colaboração internacional de astrônomos que utiliza dados da Dark Energy Camera – a principal câmera do Telescópio Victor M. Blanco – para fazer a imagem de uma grande área do céu noturno e estudar os objetos espaciais captados. 

Fachada do IAG USP
Fachada do IAG USP, onde Limberg se formou e fez o doutorado. (Imagem:Marcos Santos / USP imagens)

As intrigantes galáxias anãs

As galáxias anãs são estruturas galácticas pequenas e frias. Elas contêm alguns milhares de estrelas, “da ordem de 2 mil a 5 mil no máximo”, segundo explicou Limberg. Em comparação, a Via Láctea comporta 100 bilhões de estrelas e a Grande Nuvem de Magalhães, entre 10 e 30 bilhões de corpos estelares.

O processo de fabricação de estrelas também é pouco expressivo ou inexistente, sendo compostas majoritariamente por objetos estelares antigos. Segundo Limberg, isso se deve à dois fenômenos:

  • Quando uma supernova acontece em uma galáxia anã, a força da explosão arrasta o gás cósmico para fora da galáxia, o que encerra sua produção de estrelas.
  • Um bilhão de anos após o Big Bang, o universo passou por um período chamado de Era da Reionização, quando esquentou. Para a formação de estrelas, os gases dispersos no espaço têm que estar frios. Mas, como foram aquecidos, a geração estelar cessou e as mais afetadas foram as galáxias anãs.

A idade dessas estrelas também transparece em sua pequena massa. As supermassivas morrem muito rápido porque consomem rapidamente seu combustível. Porém, as menos massivas vivem por mais tempo, pois gastam menos para se manterem estáveis, conforme explicou o astrônomo. 

Porém, a baixa atividade também diminui a fabricação de elementos químicos mais complexos – como os metais – em seu núcleo estelar. Por isso, elas são conhecidas também como estrelas de baixa metalicidade.

Galáxias anãs desafiam cientistas

Limberg explicou que as encontrar é um desafio, principalmente por serem pouco expressivas num universo cheio de objetos emitindo fortes sinais. “Hoje em dia a gente só conhece cerca de 50 galáxias anãs”, comentou o astrônomo.

O entrave para o pesquisador está na falta de um modelo do cosmos mais refinado. “A gente não tem um modelo físico com o qual estejamos confortáveis para prever a população de galáxias que deveriam existir”, explicou o cientista.

Junto a dificuldade teórica, há também a barreira computacional. Atualmente, não há um computador potente o suficiente para simular a população completa de galáxias anãs. Por isso, Limberg resume que as duas principais missões hoje em sua área de pesquisa são: contar a quantidade de galáxias anãs e saber como elas se formam.

Cientistas buscam o X no mapa das estrelas

A equipe de Limberg utiliza informações coletadas pelo Telescópio Víctor M. Blanco, no Chile, para estudar as galáxias anãs. O instrumento compila as observações que já fez em bancos de dados acessíveis. É a partir dessas fotografias, que o trabalho do astrônomo começa.

“São imagens um pouquinho diferente das que você tira com o celular porque são fotos com filtros específicos. Você coloca filtros especais para observar em cores específicas que são do seu interesse”, disse Limberg.

Os pesquisadores não conseguem distinguir as galáxias anãs do restante de estrelas dispersas pelo céu noturno a olho nu. Para encontrá-las, eles tratam os dados coletados pelo telescópio e constroem um gráfico sobre a fotografia em estudo. 

Gráfico de onde está uma galáxia anã no céu noturno
A linha preta (figura da direita) é gerada por um modelo teórico de “população estelar” Após se aproximar de uma parte desta linha e gerar uma nova figura (a da esquerda), os cientistas conseguem constatar a presença de uma galáxia. (Imagem: W. Cerny et al)

Nesse processo, eles eliminam as galáxias de fundo e ficam só com as estrelas mais próximas. Começam assim a filtrar o que podem ser galáxias no grupo local, a vizinhança da Via Láctea. 

Ao observar a imagem após o tratamento, eles traçam linhas nos possíveis locais. Se as estrelas nesses espaços estiverem aglomeradas e espacialmente coesas, muito provavelmente são uma galáxia.

Vera Rubin é o futuro

O Telescópio Vera C. Rubin está previsto para entrar em operação no final deste ano. Durante o programa, Zurita e Limberg comentaram sobre o novo instrumento e quais serão seus impactos na astronomia, principalmente no estudo de galáxias anãs.

“Esse telescópio vai revolucionar completamente essa área de pesquisa. Ele deve encontrar dezenas de galáxias anãs, podendo duplicar, ou até mais, o número das galáxias desse tipo que a gente conhece”, comentou o pesquisador.

O Verá Rubin terá a melhor câmera digital já construída na história da humanidade e poderá fazer mapas precisos do céu noturno. Limberg vê nele um potencial para superar o projeto que participa atualmente, podendo fazer em um ano de observações o que o DELVE fez desde seu início.

Observatório Vera C. Rubin, no Chile, que tem câmera LSST, a maior câmera digital do mundo, instalada
Observatório Vera C. Rubin, no Chile, que agora tem maior câmera digital do mundo instalada (Imagem: RubinObs/NOIRLab/SLAC/NSF/DOE/AURA/H. Stockebrand)

Com as novas ferramentas, Zurita acredita ser um bom momento para os novos astrônomos.“Para quem está entrando nessa área, tem boas perspectivas para um futuro não muito distante”, disse o apresentador.

Limberg também incentiva a busca pela carreira científica, principalmente na astronomia. “Você não precisa ter 500 anos de experiência para fazer uma contribuição importante para a ciência. Alunos de doutorado e de graduação fazem descobertas importantes. Temos que incentivar isso”, concluiu o astrônomo.

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Olhar Espacial recebe brasileiro que ajudou a descobrir nova galáxia satélite da Via Láctea

Uma galáxia minúscula e ultrafria foi detectada orbitando a Via Láctea pelo DELVE Survey, uma colaboração internacional para observar o Universo

Batizada de Aquarius III, essa nova vizinha cósmica pode conter apenas algumas centenas ou milhares de estrelas – um número modesto se comparado às grandes galáxias. A nossa Via Láctea, por exemplo, tem de 100 bilhões a 400 bilhões de estrelas, e a Grande Nuvem de Magalhães, algo entre 10 bilhões e 30 bilhões.

A pesquisa foi conduzida em duas etapas. Primeiro, os cientistas usaram imagens públicas capturadas pelo Telescópio Victor M. Blanco, no Chile. Graças ao longo tempo de exposição das fotos, o equipamento registrou áreas com alta densidade de luz, indicando aglomerados de estrelas que poderiam ser galáxias candidatas. Na segunda fase, técnicas de espectroscopia confirmaram que Aquarius III é, de fato, uma galáxia satélite ultrafria com baixa metalicidade, ou seja, poucos elementos químicos além de hidrogênio e hélio – características típicas de objetos antigos no Universo.

Essa descoberta, conforme noticiado pelo Olhar Digital, contou com a participação do astrônomo brasileiro Guilherme Limberg, graduado e doutorado pelo Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da Universidade de São Paulo (USP), que atualmente é pesquisador de pós-doutorado no Instituto de Cosmologia Física da Universidade de Chicago, nos EUA.

O astrônomo Guilherme Limberg é o convidado desta sexta-feira (25) do Programa Olhar Espacial. Crédito: Arquivo Pessoal

Limberg é o convidado do Programa Olhar Espacial desta sexta-feira (25), para contar tudo sobre essa fascinante descoberta. 

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Como assistir ao Programa Olhar Espacial

Apresentado por Marcelo Zurita, presidente da Associação Paraibana de Astronomia – APA; membro da SAB – Sociedade Astronômica Brasileira; diretor técnico da Rede Brasileira de Observação de Meteoros – BRAMON e coordenador nacional do Asteroid Day Brasil, o programa é transmitido ao vivo, todas às sextas-feiras, às 21h (horário de Brasília), pelos canais oficiais do veículo no YouTubeFacebookInstagramX (antigo Twitter)LinkedIn e TikTok.

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Uma galáxia minúscula desafia nossa compreensão do Universo

Pesquisadores da Universidade de Michigan encontraram a menor e mais escura galáxia satélite de Andrômeda, a vizinha galáctica mais próxima da Via Láctea. Chamada Andrômeda XXXV, ela está localizada a três milhões de anos-luz de distância — desafiando a comunidade científica a repensar a evolução desse tipo de sistema.

Galáxias satélites ficam distantes de sua hospedeira central, mas ainda próximas o suficiente para serem capturadas em seu alcance gravitacional. A Via Láctea também hospeda dezenas desses sistemas.

“Essas são galáxias totalmente funcionais, mas têm cerca de um milionésimo do tamanho da Via Láctea”, disse o autor sênior do estudo publicado no Astrophysical Journal Letters, Eric Bell. “É como ter um ser humano perfeitamente funcional do tamanho de um grão de arroz.”

Por serem menores, são mais fracas e difíceis de detectar, o que só se tornou realidade nas últimas duas décadas. No caso de Andrômeda XXXV, a equipe liderada pelo pesquisador Marcos Arias fez uma inspeção no espaço usando o Telescópio Espacial Hubble.

Mapa mostra a galáxia de Andrômeda e seus satélites (Imagem: Reprodução)

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Perguntas e mais perguntas…

A descoberta remodela algumas noções de como as galáxias evoluem, como por quanto tempo elas conseguem formar estrelas

“A maioria dos satélites da Via Láctea tem populações de estrelas muito antigas. Eles pararam de formar estrelas há cerca de 10 bilhões de anos”, disse Arias. “O que estamos vendo é que satélites semelhantes em Andrômeda podem formar estrelas até alguns bilhões de anos atrás — cerca de 6 bilhões de anos.”

A formação de galáxias demanda um estoque de gás disponível para condensar em estrelas. Com base na nova observação, a pergunta que fica é: o suprimento de gás acaba por si só ou é sugado por um hospedeiro maior? 

No caso da Via Láctea, a hipótese mais aceita é a de que o o gás para a formação de estrelas se extinguiu por conta própria. Mas as galáxias menores ao redor de Andrômeda parecem ter sido “mortas” por sua galáxia-mãe.

“Está um pouco escuro, mas é se elas caíram ou foram empurradas. Essas galáxias parecem ter sido empurradas”, disse Bell. “Com isso, aprendemos algo qualitativamente novo sobre a formação de galáxias a partir delas.”

Sobrevivência da Andrômeda XXXV ainda é um mistério (Imagem: PavelSmilyk/iStock)

Voltando no tempo

O longo período de formação estelar de Andrômeda XXXV também nos leva de volta à época mais antiga do universo, o Big Bang, quando as condições eram quentes e densas, favorecendo a origem de estrelas e as primeiras galáxias.

Assim como os primeiros buracos negros, esses sistemas explodiram energia, “matando” galáxias muito pequenas (aquelas com menos massa do que cerca de 100.000 sóis). Todo esse calor teria acabado com o gás necessário para a formação de estrelas nesses sistemas. Mas Andrômeda XXXV sobreviveu.

“Essa coisa tem cerca de 20.000 massas solares e ainda assim estava formando estrelas muito bem por alguns bilhões de anos a mais”, disse Bell. “Não tenho uma resposta. Estamos apenas aprendendo que as consequências são mais complicadas do que pensávamos”.

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