Investigadores confirmaram uma nova classe de objectos na nossa galáxia, a Via Láctea: sobreviventes denominados “fragmentos fósseis do bojo”. Terzan 5 é o protótipo destes remanescentes da formação inicial da nossa galáxia. Utilizando os telescópios espaciais James Webb (NASA/ESA/CSA) e Hubble (NASA/ESA), os investigadores demonstraram que o Terzan 5 não é um enxame globular, como estava classificado anteriormente. Em vez disso, trata-se de algo muito mais peculiar e raro.
O enxame contém quatro gerações distintas de estrelas, confirmando-o como o protótipo de um “fragmento fóssil do bojo”. Há milhares de milhões de anos, aglomerados primordiais semelhantes espalharam-se e fundiram-se para formar o bojo da Via Láctea, mas o Terzan 5 permaneceu intacto até aos dias de hoje.
O novo estudo, que combinou observações recentes do Webb com dados recolhidos ao longo de 12 anos pelo Hubble, mostrou que Terzan 5 passou por até quatro episódios distintos de formação estelar, confirmando que não se trata de um verdadeiro enxame globular.
Um enxame globular possui tipicamente apenas uma população estelar antiga. Os novos dados não só confirmam a existência de duas populações distintas de estrelas em Terzan 5, como também fornecem evidências de duas rondas mais recentes de formação estelar. Embora localizado dentro do bojo denso da Via Láctea, a região central esférica de estrelas mais antigas da nossa galáxia, o Terzan 5 era suficientemente massivo para manter a sua identidade separada enquanto sistemas de menor massa se espalhavam e se misturavam para formar o bojo há milhares de milhões de anos. É como um grumo numa massa de bolo que, de resto, está bem misturada.
“As novas observações no infravermelho próximo do Webb, comparadas com as observações de arquivo do Hubble, deram-nos uma imagem muito mais clara da história de Terzan 5“, disse Giorgia Zullo, que liderou a investigação e é estudante de doutoramento na Universidade de Bolonha, em Itália.
Estes resultados foram apresentados numa conferência de imprensa na terça-feira, durante a 248ª reunião da Sociedade Astronómica Americana, e foram publicados na revista Astronomy & Astrophysics.
Quatro gerações de estrelas
Descoberto em 1968 pelo astrónomo Azop Terzan, o Terzan 5 assemelha-se a um enxame globular em muitos aspetos. No entanto, em 2009, descobriu-se que este sistema alberga duas populações distintas de estrelas. Em 2016, o Hubble forneceu a primeira estimativa das suas idades, mostrando que uma se formou há aproximadamente 12 mil milhões de anos (enquanto a própria Via Láctea se estava a formar) e a outra há cerca de 5 mil milhões de anos, pouco antes da formação da Terra. Isto apontou para uma história mais complexa do que a de um enxame globular típico.
O estudo do Terzan 5 é complicado pela sua localização numa região da nossa galáxia repleta de estrelas e fortemente obscurecida por poeira. É aí que entra em cena o Webb. A sua visão infravermelha permitiu à equipa de investigação penetrar a poeira e catalogar muito mais estrelas, incluindo estrelas mais ténues, do que em trabalhos anteriores. Ao medir as cores e o brilho das estrelas, os astrónomos podem classificá-las em populações de diferentes idades e composições químicas.
O Webb conseguiu medir estas propriedades essenciais para todas as estrelas dentro do campo de visão no céu – tanto as estrelas de Terzan 5 como as estrelas de primeiro plano não relacionadas. Para isolar as estrelas de Terzan 5, a equipa contou com o poder e a longevidade do Hubble. O intervalo de 12 anos entre as exposições do Hubble permitiu à equipa medir movimentos muito pequenos de estrelas individuais, conhecidos como movimentos próprios, para determinar quais as estrelas que pertencem a Terzan 5 e quais fazem parte do bojo da Via Láctea.
Ao combinar dados do Webb e do Hubble, os investigadores encontraram fortes evidências de mais duas populações estelares, uma que se formou há 3,8 mil milhões de anos e outra há apenas 2,5 mil milhões de anos. Conseguiram também determinar as idades das populações estelares previamente conhecidas com uma precisão sem precedentes, descobrindo que se formaram há 12,5 mil milhões e 4,7 mil milhões de anos.
Com as duas gerações de estrelas conhecidas anteriormente, os astrónomos não podiam descartar a possibilidade de que Terzan 5 tivesse interagido com outro objeco, como um enxame globular ou uma nuvem molecular gigante, enriquecendo-se com novo gás e poeira que desencadearam uma segunda ronda de formação estelar. Com quatro gerações estelares, estas explicações foram descartadas.
As medições da composição estelar das populações de Terzan 5, efectuadas no Observatório W. M. Keck e no Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul, apontam também para populações muito distintas. “Juntamente com as idades destas populações, o enxame preserva um registo fóssil de enriquecimento progressivo de elementos pesados pelas supernovas“, disse o coautor R. Michael Rich, astrónomo investigador da Universidade da Califórnia, em Los Angeles.
Terzan 5 formou múltiplas gerações de estrelas porque foi capaz de reter as matérias-primas necessárias. Existem evidências de poderosas explosões de supernovas em Terzan 5 que forjaram elementos mais pesados, os quais foram absorvidos pelas gerações subsequentes de estrelas. Em sistemas com massas mais pequenas, a força das próprias explosões poderia ter ejetado os elementos resultantes, para além de varrer o gás e a poeira remanescentes. O progenitor de Terzan 5 tinha massa suficiente para reter as ejecções destas estrelas, permitindo que novas gerações de estrelas se formassem ao longo de milhares de milhões de anos.
‘Fragmento fóssil de protuberância’
Os resultados mostram que Terzan 5 é provavelmente o remanescente de um sistema estelar muito mais massivo que se formou inicialmente há 12,5 mil milhões de anos. Terzan 5 é extraordinário porque sobreviveu – e nunca se fundiu ou “misturou” completamente com o bojo da Via Láctea. “Por alguma razão, este aglomerado peculiar de estrelas formou-se separadamente do bojo e não foi destruído quando o próprio bojo se formou”, disse Francesco R. Ferraro, professor da Universidade de Bolonha e investigador principal das observações do Webb. “Terzan 5 é o que agora chamamos um fragmento fóssil do bojo, porque se assemelha aos aglomerados primordiais que contribuíram para a formação do bojo.”
Até à data, existe apenas um outro objeto cósmico conhecido como Terzan 5. Liller 1 foi o segundo a ser reclassificado de enxame globular para fragmento fóssil do bojo. Contém também múltiplas gerações de estrelas. Pode haver mais objetos como ele. A equipa de Ferraro vai examinar entre 40 e 50 enxames globulares adicionais que orbitam dentro do bojo para determinar se as suas populações estelares são todas iguais, como os enxames globulares, ou se têm várias gerações, como os fragmentos fósseis do bojo.
Possíveis paralelos para a formação de galáxias próximas e distantes
Em última análise, esta investigação pode melhorar o nosso conhecimento sobre como os bojos centrais das galáxias se formam ao longo de centenas de milhões de anos. “Com base em observações e simulações detalhadas, acreditamos que as galáxias no início do Universo possuíam enormes discos de gás que se fragmentaram em enxames e formaram estrelas. Estes enxames migraram para o centro das galáxias e muitos fundiram-se para formar os seus bojos”, disse Barbara Lanzoni, coautora e professora associada da Universidade de Bolonha. Por exemplo, o Webb revelou diversos exemplos de galáxias “aglomeradas” que se estavam a formar ativamente quando o Universo tinha apenas algumas centenas de milhões de anos, como os enxames da galáxia Firefly Sparkle. “Terzan 5 pode fornecer provas diretas que podem ajudar a explicar como os bojos se formaram em galáxias por todo o Universo”, disse Barbara.
Texto original: Webb & Hubble reveal relic of our galaxy’s formation
Texto e imagem: ESA
Tradução automática via Google
Edição: Rui Barbosa