Via Láctea pode estar catapultando estrelas para seu halo externo

Resultados de estudo podem mudar o pensamento fundamental sobre a formação e a dinâmica de sistemas estelares

Imagem de galáxia simulada do projeto FIRE-2, representando uma estrutura que abrange mais de 200 mil anos-luz, mostra as plumas proeminentes de jovens estrelas azuis nascidas em gás que originariamente giravam e depois explodiam radialmente para fora por explosões de supernovas. Crédito: cortesia de Sijie Yu/UCI

Embora poderosas, a Via Láctea e galáxias de massa semelhante não deixam de ter cicatrizes que registram histórias turbulentas. Astrônomos americanos mostraram que aglomerados de supernovas podem causar o nascimento de sóis dispersos e em órbita excêntrica em halos estelares externos, revertendo noções comuns de como os sistemas estelares se formaram e evoluíram ao longo de bilhões de anos.

As simulações de computador hiper-realistas e cosmologicamente autoconsistentes do projeto Feedback in Realistic Environments 2 (FIRE-2) permitiram aos cientistas modelar as rupturas em rotações galácticas de outra maneira ordenadas. O trabalho da equipe é objeto de um estudo publicado hoje na revista “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.

Imagem simulada do Telescópio Espacial Hubble que mostra como a formação de estrelas acontece nas bordas de uma bolha de supernova. A parte destacada em rosa mostra a região do nascimento estelar. Áreas sombreadas em azul mostram estrelas jovens; em vermelho/marrom, onde a poeira obscureceu a luz das estrelas. A simulação mostra claramente onde os reservatórios de vazão estelar estão sendo gerados. Crédito: cortesia de Sijie Yu/UCI

“Essas simulações numéricas altamente precisas nos mostraram que é provável que a Via Láctea esteja lançando estrelas no espaço circungalático em saídas provocadas por explosões de supernovas”, disse o autor sênior, James Bullock, professor de física e astronomia e reitor da Escola de Ciências Físicas da Universidade da Califórnia em Irvine (UCI). “É fascinante, porque quando várias grandes estrelas morrem, a energia resultante pode expelir gás da galáxia, que por sua vez esfria, fazendo nascer novas estrelas.”

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Segundo Bullock, a distribuição difusa de estrelas no halo estelar que se estende muito além do disco clássico de uma galáxia é onde existe o “registro arqueológico” do sistema. Os astrônomos há muito assumem que as galáxias são montadas por longos períodos de tempo, à medida que grupos menores de estrelas entram e são desmembrados pelo corpo maior, um processo que ejeta algumas estrelas em órbitas distantes. Mas a equipe da UCI está propondo o “feedback da supernova” como uma fonte diferente para até 40% dessas estrelas do halo externo.

Simulações que parecem reais

Sijie Yu, aluna de doutorado em física da UCI e autora principal do estudo, disse que as descobertas foram possíveis em parte pela disponibilidade de um novo e poderoso conjunto de ferramentas.

“As simulações do FIRE-2 nos permitem gerar filmes que fazem parecer que você está observando uma galáxia real”, observou ela. “Eles nos mostram que, à medida que o centro da galáxia está girando, uma bolha impulsionada pelo feedback da supernova está se desenvolvendo com as estrelas se formando em sua borda. Parece que as estrelas estão sendo expulsas do centro.”

Bullock disse que não esperava ver esse arranjo porque as estrelas são bolas tão apertadas e incrivelmente densas que geralmente não estão sujeitas a serem deslocadas em relação ao fundo do espaço. “Em vez disso, o que estamos testemunhando é o gás sendo empurrado”, disse ele, “e esse gás posteriormente esfria e faz estrelas sair”.

Os pesquisadores disseram que, embora suas conclusões tenham sido tiradas de simulações de galáxias se formando, crescendo e evoluindo até os dias atuais, na verdade há uma boa quantidade de evidências observacionais de que estrelas estão se formando em fluxos de saída de centros galácticos para seus halos.

Estruturas semelhantes

“Em gráficos que comparam dados da missão Gaia da Agência Espacial Europeia – que fornece um gráfico de velocidade 3D de estrelas na Via Láctea – com outros mapas que mostram densidade estelar e metalicidade, podemos ver estruturas semelhantes àquelas produzidas por estrelas de saída em nossas simulações”, disse Yu.

Bullock acrescentou que estrelas maduras, pesadas e ricas em metal, como o Sol, giram em torno do centro da galáxia a uma velocidade e trajetória previsíveis. Mas as estrelas de baixa metalicidade, que foram submetidas a menos gerações de fusão que o Sol, podem ser vistas girando na direção oposta.

Ele disse que, durante a vida útil de uma galáxia, o número de estrelas produzidas nas saídas de bolhas de supernova é pequeno, cerca de 2%. Mas durante as partes das histórias das galáxias em que eventos de explosão estelar estão crescendo, até 20% das estrelas são formadas dessa maneira.

“Existem alguns projetos atuais que examinam galáxias que são consideradas muito ‘estelares’ agora”, disse Yu. “Algumas das estrelas nessas observações também parecem estar sendo expulsas do centro.”

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