Mapa rádio gigante revela a Via Láctea sob uma nova perspetiva.

A Via Láctea é um meio extraordinariamente rico e intrincado. A olho nu, surge-nos como uma faixa brilhante a atravessar o céu nocturno, formada por um número incontável de estrelas.

No entanto, essa é apenas a componente visível. Quando observamos o firmamento por outras “janelas”, como as ondas de rádio, o cenário ganha outra profundidade - com partículas carregadas, campos magnéticos e gás quente a moldarem o que vemos.

Há décadas que os astrónomos recorrem a telescópios de rádio para explorar a nossa galáxia. Ao analisar as propriedades dos objectos que habitam a Via Láctea, torna-se possível compreender melhor a sua composição e a forma como evoluiu ao longo do tempo.

O nosso estudo, publicado hoje nas Publicações da Sociedade Astronómica da Austrália, traz novas pistas sobre a estrutura do plano galáctico da nossa galáxia.

Observar todo o céu do hemisfério sul

Para revelar o céu em rádio, utilizámos o Murchison Widefield Array (MWA), um radiotelescópio localizado no interior remoto da Austrália. O MWA é constituído por 4 096 antenas distribuídas por vários quilómetros quadrados. Por observar grandes porções do céu de cada vez, consegue mapear a galáxia com grande rapidez.

Entre 2013 e 2015, o MWA foi usado para observar todo o céu do hemisfério sul no âmbito do levantamento GaLactic and Extragalactic All-sky MWA (GLEAM). Este projecto cobriu uma vasta gama de frequências de rádio.

A amplitude de frequências do GLEAM permitiu construir o primeiro mapa de “cor de rádio” do céu, incluindo a própria galáxia. Nesse retrato, destacou-se o brilho difuso do disco galáctico, bem como milhares de galáxias distantes e regiões onde as estrelas nascem e morrem.

Com a actualização do conjunto em 2018, voltámos a observar o céu com maior resolução e maior sensibilidade, dando origem ao levantamento GLEAM-eXtended (GLEAM-X).

A diferença essencial entre ambos é simples: o GLEAM captava muito bem a visão geral, mas perdia pormenor; o GLEAM-X via o pormenor, mas tinha dificuldade em reter o “quadro completo”.

Um mosaico da Via Láctea em rádio, com detalhe e contexto

Para reunir o melhor dos dois mundos, a nossa equipa recorreu a uma nova técnica de imagiologia chamada grelha no domínio da imagem. Com ela, combinámos milhares de observações do GLEAM e do GLEAM-X para construir um único e enorme mosaico da galáxia.

Como os dois levantamentos foram feitos em momentos diferentes, tornou-se indispensável corrigir as distorções introduzidas pela ionosfera - desvios nas ondas de rádio provocados por irregularidades na alta atmosfera terrestre. Sem essa correcção, a posição aparente das fontes mudaria de uma noite para a outra, dificultando a sobreposição das imagens.

O algoritmo aplica essas correcções e, de forma fluida, alinha e empilha dados recolhidos em diferentes noites. Este processo consumiu mais de 1 milhão de horas de processamento em supercomputadores do Centro de Investigação em Supercomputação Pawsey, na Austrália Ocidental.

O resultado é um novo mosaico que cobre 95% da Via Láctea visível a partir do hemisfério sul, abrangendo frequências de rádio entre 72 e 231 MHz. A grande vantagem de uma gama tão ampla é permitir distinguir diferentes fontes através da sua “cor de rádio”, consoante as ondas de rádio sejam produzidas por campos magnéticos cósmicos ou por gás quente.

A emissão associada à explosão de estrelas mortas surge em laranja: quanto mais baixa a frequência, mais brilhante aparece. Já as zonas onde as estrelas estão a nascer destacam-se em azul.

Estas cores permitem aos astrónomos identificar, num instante, diferentes componentes físicos da galáxia.

Este novo retrato radiofónico da Via Láctea é, até hoje, o mapa mais sensível e de maior área nestas baixas frequências.

O que este mapa permite fazer a seguir

A imagem abre caminho a uma enorme variedade de estudos galácticos: desde a descoberta e análise de remanescestes ténues e antigos de explosões estelares até ao mapeamento de raios cósmicos energéticos e do pó e grãos que dominam o meio entre as estrelas.

Além disso, por cobrir uma fracção tão vasta do plano galáctico com “cor de rádio”, o mosaico funciona como um guia para seleccionar alvos de seguimento com outros instrumentos (em rádio, infravermelho ou raios X), ajudando a ligar o que vemos no disco galáctico aos processos físicos que o alimentam - formação estelar, choques, campos magnéticos e circulação de matéria.

Também é um recurso valioso para comparar regiões diferentes da Via Láctea sob a mesma escala observacional, permitindo testar modelos sobre como a energia se distribui no meio interestelar e como a actividade passada (como explosões de supernovas) deixa assinaturas duradouras em frequências baixas.

O próximo salto: SKA-Low

A capacidade desta imagem só será ultrapassada quando o novo telescópio SKA-Low estiver concluído e operacional. Este instrumento deverá ser, no futuro, milhares de vezes mais sensível e com maior resolução do que o seu antecessor, o Murchison Widefield Array.

Essa melhoria ainda está a alguns anos de distância. Até lá, este novo mapa é um aperitivo inspirador do que o SKA-Low acabará por revelar.

Silvia Mantovanini, doutoranda em Astronomia, Universidade Curtin; e Natasha Hurley-Walker, astrónoma de rádio, Universidade Curtin.

Este artigo é republicado a partir de The Conversation ao abrigo de uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.