• Começa Com Um Estrondo

A Via Láctea está ganhando novas estrelas de uma colisão que ainda nem ocorreu

Um jovem aglomerado de novas estrelas, chamado Price-Whelan 1 (PW 1), está localizado a 94.000 anos-luz de distância nos arredores de nossa Via Láctea, mas foi formado por material ejetado das duas Nuvens de Magalhães interagindo há centenas de milhões de anos . Esta nova associação estelar é a primeira evidência de formação estelar decorrente da corrente de detritos das Nuvens de Magalhães já descoberta. (D. NIDEVER; NASA)

Nos próximos bilhões de anos, as Nuvens de Magalhães podem se fundir com nossa galáxia. Mas as novas estrelas já estão aqui.

Dentro da Via Láctea, existem apenas alguns exemplos de estrelas jovens, azuis e recém-formadas. Até agora, praticamente todos eles se originaram de eventos recentes de formação de estrelas no disco de nossa galáxia, impulsionados pelas ondas de densidade de nossos braços espirais e pelo colapso do gás frio. No halo da Via Láctea, o gás é muito mais difuso e muito mais quente; as condições erradas para dar à luz novas estrelas.

Graças à cobertura de todo o céu do satélite Gaia da ESA - projetado para medir propriedades de estrelas como paralaxe, movimento no céu, cores estelares, etc. - a humanidade ganhou a capacidade de medir mais de um bilhão de estrelas dentro de cerca de 100.000 anos de casa: quase toda a extensão da Via Láctea. Quando os cientistas usaram esse conjunto de dados para procurar novas estrelas azuis, eles tiveram uma grande surpresa: a 94.000 anos-luz de distância, nas profundezas do halo galáctico, uma coleção gigante de estrelas jovens foi encontrada . É o primeiro de seu tipo, e os cientistas acham que entendem o porquê.

Os ciclos de vida das estrelas podem ser entendidos no contexto do diagrama de cor/magnitude mostrado aqui. À medida que a população de estrelas envelhece, elas “desligam” o diagrama, permitindo-nos datar a idade do aglomerado em questão, com aglomerados estelares mais velhos perdendo todas as suas estrelas azuis após um certo período de tempo. (RICHARD POWELL SOB C.C.-BY-S.A.-2.5 (L); R. J. HALL SOB C.C.-BY-S.A.-1.0 (R))

Quando você encontra uma coleção densa de estrelas em um só lugar, há uma boa chance de que todas tenham se formado juntas. A maneira de verificar, com certeza, é medir tanto as magnitudes (brilho intrínseco) quanto as cores (diretamente relacionadas à temperatura) de cada estrela nessa associação estelar. Se as estrelas fizerem uma linha curva e bonita com um espaço específico quando você plotar todas elas - junto com um desvio onde as estrelas mais quentes ficaram sem combustível - as estrelas não apenas têm uma origem comum, mas podemos determinar sua idade .

Com a nova tecnologia a bordo do Gaia da ESA, você pode ir além e também ver:

• se as estrelas estão se movendo juntas nas mesmas direções gerais,
• se eles estão realmente à mesma distância um do outro ou apenas alinhados no céu,
• e se todas as estrelas nele são consistentes com a formação ao mesmo tempo.

Notavelmente, todos esses fatores se alinham, e esse novo aglomerado de estrelas é realmente uma descoberta como nunca antes.

Os astrônomos detectaram um grupo de estrelas jovens (azuis) nos arredores da Via Láctea, determinando suas propriedades, posições e associação no espaço 3D usando dados da missão Gaia da ESA. Os cientistas propõem que essas estrelas se formaram a partir de material de duas galáxias anãs conhecidas como Nuvens de Magalhães. (A. PREÇO-WHELAN)

Anunciado na American Astronomical Society pelos astrônomos Adrian Price-Whelan e David Nidever, este novo grupo de estrelas, chamado Price-Whelan 1 (PW 1), tem as seguintes propriedades:

• é uma coleção de aproximadamente 1.200 massas solares de material,
• formado em uma explosão de atividade há 116 milhões de anos,
• nos arredores do halo da Via Láctea,
• 94.000 anos-luz de distância,
• e localizado longe, no espaço, da direção das nuvens de Magalhães.

Não é surpresa que as interações gravitacionais entre a Via Láctea e cada uma das Nuvens de Magalhães levariam à formação de novas estrelas; as forças de maré entre objetos cheios de gás geralmente desencadeiam novos eventos de formação de estrelas.

A Grande Nuvem de Magalhães é o lar da supernova mais próxima do século passado. As regiões rosa aqui não são artificiais, mas são sinais de hidrogênio ionizado e formação estelar ativa, provavelmente desencadeada por interações gravitacionais e forças de maré decorrentes de sua interação com a vizinha Pequena Nuvem de Magalhães e a Via Láctea. (JESÚS PELÁEZ AGUADO)

O que é muito surpreendente, no entanto, é que as novas estrelas não estão localizadas nas próprias Nuvens de Magalhães nem no fluxo de detritos de gás que as segue. Em vez disso, eles estão localizados cerca de 70.000 anos-luz mais próximos do que qualquer uma dessas galáxias satélites em queda. Nunca antes foi encontrado um novo aglomerado estelar em um fluxo de gás que conduz uma galáxia, em vez de arrastá-la.

Mas há boas razões para acreditar que essas novas estrelas realmente se formaram a partir do gás nas Nuvens de Magalhães e, no entanto, agora estão mais próximas da Via Láctea e do lado oposto das nuvens. Como podemos ver como as Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães estão se movendo e onde, no espaço tridimensional, elas estão localizadas hoje, podemos reconstruir seus movimentos passados.

Esta simulação mostra como as Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães provavelmente interagiram umas com as outras nas últimas centenas de milhões de anos, trazendo-as à sua posição atual. O gás, mostrado em laranja e amarelo, é expelido nas direções principal e posterior, com o gás principal já passando pelo plano galáctico. (GURTINA BESLA)

Com base em simulações que incluem gás dentro dessas galáxias , podemos ver claramente que ele produz não apenas um fluxo de fuga, mas um conduzindo fluxo de gás também.

De acordo com as simulações, esse fluxo principal de gás já deveria ter passado pelo plano da Via Láctea, onde o gás da nossa galáxia é mais denso. A presença, localização e histórico desse gás em fluxo não são apenas esperados de simulações, mas na verdade foram diretamente detectados e mapeados explicitamente.

Embora o fluxo principal desse gás seja muito mais difuso e com massa mais baixa do que o gás encontrado dentro ou atrás das Nuvens de Magalhães, existem três observações que indicam fortemente que essas novas estrelas da Via Láctea vêm desse fluxo de gás.

As estrelas observadas no aglomerado PW 1 são consistentes com uma história de formação que começou quando o principal fluxo de detritos de gás das Nuvens de Magalhães passou pelo plano galáctico da Via Láctea. (A. M. PRICE-WHELAN ET AL., APJ 887:19 (2019))

1. A fim de produzir novas estrelas, você precisa de gás frio, e o gás que encontramos nas Nuvens de Magalhães e as correntes principais e posteriores são frios, enquanto o gás no halo da Via Láctea é quente.
2. Você pode medir a abundância de elementos pesados ​​nas estrelas, e eles são pobres em metais: cerca de 6% da abundância que encontramos em novas estrelas típicas da Via Láctea (como o nosso Sol), mas corresponde ao que vemos nas Nuvens de Magalhães.
3. A localização do novo aglomerado estelar PW 1 corresponde à localização física deste fluxo de detritos líder.

Uma visualização da posição do recém-descoberto aglomerado de estrelas Price-Whelan 1 (pontos azuis) em relação à Via Láctea (pontos brancos). O aglomerado de estrelas provavelmente se formou a partir de material das Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães (pontos roxos). A linha verde vertical mostra a localização do Sol. (A. PREÇO-WHELAN; SIMULAÇÃO DE J. HUNT)

A descoberta deste novo aglomerado estelar – que é comparável em massa, idade e tipo de estrela (mas não abundância de elementos) às Plêiades – marca a primeira vez após cerca de 30 anos de pesquisas que estrelas existem em algum lugar na corrente de Magalhães. Esperava-se muito que essas estrelas existissem, já que o gás frio é o que forma novas estrelas, e cerca de 95% do gás frio encontrado na Via Láctea vem da corrente de Magalhães.

Em contraste com isso, quase todo o gás no halo da Via Láctea é quente e difuso, mas não tão difuso quanto se pensava. Há um deslocamento observado entre o movimento das estrelas e o movimento do gás na corrente de detritos, indicando uma quantidade muito maior de massa presente na coroa de gás quente da Via Láctea. Se isso for verdade, pode apontar para uma solução para o problema dos bárions ausentes: mostrando-nos onde o componente da matéria escura que é feito de prótons, nêutrons e elétrons pode estar escondido.

Acredita-se que nossa galáxia esteja inserida em um enorme halo difuso de matéria escura, indicando que deve haver matéria escura em torno de tudo, desde nosso sistema solar até galáxias anãs próximas. Este halo consiste em uma mistura de 'bárions escuros', que representam matéria normal em altas temperaturas, bem como matéria escura não bariônica que compreende a maioria (5/6 avos) da massa galáctica total. (ROBERT CALDWELL & MARC KAMIONKOWSKI NATURE 458, 587–589 (2009))

Encontrar essas estrelas a uma distância de 94.000 anos-luz de nós também foi uma descoberta surpreendente, porque observações anteriores baseadas apenas no gás indicaram uma distância quase duas vezes maior. No entanto, medir a distância das estrelas é muito mais fácil (e tem incertezas muito menores) e muito mais confiável, indicando que o gás provavelmente está mais próximo do que pensávamos anteriormente.

Isso significa que o gás das Nuvens de Magalhães – pelo menos do fluxo principal das nuvens – está indo para a Via Láctea para reabastecer a quantidade de novo material disponível para a formação de estrelas muito mais cedo do que o esperado. Essas novas estrelas da associação estelar PW 1 estão ligadas à nossa Via Láctea e permanecerão como parte de nossa galáxia por toda a vida.

A galáxia do girassol, Messier 63, é um pouco semelhante à nossa, mas não possui o material influído das galáxias satélites que nossa Via Láctea possui. Esta é uma galáxia espiral evoluída que não teve uma grande fusão recentemente e é apenas um pouco mais espiralada (ou floculante) do que a nossa. (ESA/HUBLE & NASA)

No entanto, não foi apenas o Gaia da ESA que observou estas novas estrelas, e as observações complementares foram capazes de nos fornecer informações adicionais sobre a origem deste aglomerado. Os telescópios Magellan da National Science Foundation mediram as estrelas individuais a partir do solo e descobriram que as estrelas mais brilhantes e azuis associadas a PW 1 não estavam necessariamente ligadas gravitacionalmente; eles parecem ser um aglomerado que está em processo de dissociação, ou se separando.

Outro instrumento terrestre da National Science Foundation, a Dark Energy Camera, foi capaz de medir a presença de outras estrelas a esta mesma distância e com os mesmos movimentos, e nos ensinou que este é realmente um grupo jovem com estrelas de muitas massas diferentes e a mesma idade: 116 milhões de anos. Podemos estar bastante confiantes de que são estrelas que se formaram de uma só vez, não de fusões ou de qualquer outro processo retardatário.

O diagrama cor-magnitude das outras estrelas no aglomerado PW 1, conforme identificado a partir de telescópios terrestres, mostra claramente evidências da relação cor-magnitude esperada de um único aglomerado que se formou de uma só vez cerca de 116 milhões de anos atrás. (A. M. PRICE-WHELAN ET AL., APJ 887:19 (2019))

Esta é a primeira evidência direta de novas estrelas se formando a partir de qualquer corrente galáctica associada às Nuvens de Magalhães, e parece ter ocorrido a partir de uma corrente de gás que já passou pelo plano galáctico. É eminentemente concebível que tenha sido esse mesmo evento – quando esse gás ejetado das Nuvens de Magalhães passou pelo disco da Via Láctea – foi o que desencadeou a formação das novas estrelas que vemos hoje.

Quando você junta todas essas informações, leva a uma conclusão notável que muda a maneira como pensamos que nossa vizinhança galáctica local está evoluindo. Novo gás já está sendo canalizado para a Via Láctea a partir de galáxias satélites que ainda estão a quase 200.000 anos-luz de distância. Este gás, com baixa abundância de elementos pesados, mas com temperatura fria, fornece cerca de 95% do gás frio adequado para a formação de novas estrelas da Via Láctea. Essas galáxias próximas ainda nem nos encontraram e já estamos formando novas estrelas por causa delas.

Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium com um atraso de 7 dias. Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .

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