Os astrónomos que utilizam o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA, juntamente com o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, observaram em detalhe milhares de jovens enxames estelares em quatro galáxias próximas, estudando enxames em diferentes fases de evolução. As suas descobertas mostram que enxames estelares mais massivos emergem mais rapidamente das nuvens em que se formam, dissipando gás e enchendo a galáxia com luz ultravioleta. O resultado proporciona-nos uma melhor compreensão da formação estelar nas galáxias, bem como de como e onde os planetas se podem formar.
Os astrónomos sabem há muito tempo que compreender como se formam os enxames estelares é fundamental para desvendar outros segredos da evolução galáctica. As estrelas formam-se em enxames, criados quando as nuvens de gás colapsam sob a ação da gravidade. À medida que cada vez mais estrelas nascem numa nuvem em colapso, os ventos estelares fortes, a radiação ultravioleta intensa e as explosões de supernovas de estrelas massivas acabam por dispersar a nuvem, terminando a formação estelar antes de todo o gás ser consumido. Uma vez que a nuvem de gás onde nasceu um enxame estelar desaparece, a sua luz pode incidir sobre outras regiões de formação estelar da galáxia. Este processo é chamado de feedback estelar e significa que a maior parte do gás de uma galáxia nunca é utilizado para a formação estelar. Portanto, pesquisar como os enxames estelares se desenvolvem pode responder a questões sobre a formação estelar à escala galáctica.
Os estudos das regiões de formação estelar mais próximas, na Via Láctea e nas galáxias anãs que a orbitam, permitem-nos dissecar enxames estelares até ao mais ínfimo pormenor, mas a nossa posição no disco da nossa galáxia significa que apenas algumas destas regiões são visíveis para nós. Ao observar galáxias próximas, os astrónomos podem mapear milhares de regiões de formação estelar e caracterizar populações inteiras de enxames estelares em vários estágios de evolução – um feito possibilitado pelo lançamento de telescópios espaciais, principalmente o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA. Ambos os tipos de investigação são necessários para compreendermos verdadeiramente como ocorre a formação estelar nas galáxias.
Agora, o estado da arte foi ainda mais desenvolvido com o Hubble e o Webb a trabalharem em conjunto para fornecer uma visão de amplo espectro de milhares de jovens enxames estelares. Uma equipa internacional de astrónomos analisou imagens de quatro galáxias próximas – Messier 51, Messier 83, NGC 4449 e NGC 628 – do programa de observação FEAST (#1783), tentando desvendar este mistério. Os seus resultados, publicados na Nature Astronomy, mostram que são os enxames estelares mais massivos que dissipam o seu manto gasoso mais rapidamente e começam a iluminar as suas galáxias mais cedo.
A equipa identificou quase 9.000 enxames estelares nas quatro galáxias em diferentes fases evolutivas: jovens enxames que começavam a emergir das suas nuvens de gás natais, enxames que tinham dispersado parcialmente o gás (ambos a partir de imagens do Webb) e enxames totalmente desobstruídos visíveis na luz ótica (encontrados nas imagens do Hubble). Graças à capacidade do Webb de observar o interior das nuvens de gás, os cientistas conseguiram estimar a massa e a idade de cada enxame a partir do seu espectro de luz. Os aglomerados mais maciços emergiram completamente e dispersaram as nuvens de gás após cerca de cinco milhões de anos, enquanto os menos maciços tinham entre sete e oito milhões de anos quando emergiram dos seus berçários.
Responder a esta questão em aberto sobre quais os enxames estelares que dissipam as suas nuvens de nascimento mais rapidamente alarga a nossa compreensão da formação de galáxias. “As simulações de formação estelar e de feedback estelar têm tido dificuldades em reproduzir a forma como os enxames estelares se formam e emergem das suas nuvens natais. Estes resultados fornecem-nos novas e importantes restrições a este processo”, explicou Angela Adamo, da Universidade de Estocolmo e do Centro Oskar Klein, na Suécia, autora principal do estudo e investigadora principal do programa FEAST.
Os enxames estelares maciços, com a sua abundância de estrelas quentes, emitem naturalmente a maior parte da luz ultravioleta nas galáxias, mas este trabalho confirma que também têm uma vantagem inicial na produção de feedback estelar em relação aos enxames menos brilhantes. Saber onde e quando este feedback estelar é mais forte ao longo da vida de uma galáxia permite aos astrónomos prever melhor como o combustível para a formação estelar é transportado pela galáxia e, portanto, como as estrelas e os enxames estelares provavelmente se formarão.
As nossas teorias sobre como os planetas se formam também são impactadas por esta investigação. Quanto mais rapidamente o gás é removido dentro de um enxame estelar, mais cedo os discos protoplanetários em redor das estrelas são expostos à intensa radiação ultravioleta de outras estrelas e menor é a oportunidade que têm de atrair mais gás da nebulosa. Isto reduz as hipóteses de acumulação de poeira e formação de planetas.
“Este trabalho reúne investigadores que simulam a formação estelar e aqueles que trabalham com observações, bem como grupos que investigam a formação de planetas”, disse Alex Pedrini, autor principal, também da Universidade de Estocolmo e do Centro Oskar Klein, na Suécia. “Usando o Webb, podemos observar os berços dos enxames estelares e ligar a formação de planetas ao ciclo de formação estelar e ao feedback estelar.”
Texto original: Webb & Hubble find massive star clusters emerge faster
Texto e imagens: ESA
Tradução automática via Google
Edição: Rui Barbosa