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Por que algumas galáxias estelares fecham misteriosamente? Novo estudo fornece pistas
A morte de uma galáxia não é algo gentil. Suas fábricas de produção de estrelas, que já produziram milhões de sóis, estão paralisadas. Em vez de um desvanecimento lento, é um desligamento repentino e impressionante, um fenômeno que os astrônomos chamam de extinção rápida.
Tais fenômenos são os mistérios do que chamamos de pós-explosão estelar. galáxiasque apresentam algumas das histórias mais convincentes, embora muitas vezes esquecidas, que se desenrolam em o universo. Para os astrônomos, esses sistemas são como cenas de crimes cósmicos. Recentemente, eles tiveram uma explosão massiva de estrela formação – uma festa de proporções épicas – mas agora quase não mostra o nascimento de novas estrelas. É como encontrar um salão de baile onde a música simplesmente parou, as luzes se apagaram e todos saíram apressados. A cena nos deixa pensando sobre o vazio repentino. E sobre a surpreendente velocidade de sua saída.
Para realmente entender o que acontece quando uma galáxia para repentinamente de formar estrelas, precisamos saber o que alimenta a formação de estrelas: o gás. Gás frio, para ser mais preciso. Veja, as estrelas não aparecem do nada; eles nascem de nuvens densas e frias de hidrogênio molecular. Se uma galáxia ficar sem esse gás molecular, ou se o gás for interrompido e não puder coalescer, a formação de estrelas será interrompida. Simples, certo?
Não tão rápido. Estudos anteriores sobre essas fascinantes galáxias em transição eram um pouco confusos. Eles usaram critérios de seleção inconsistentes, tiveram sensibilidades variadas em suas observações e muitas vezes trabalharam com amostras que eram pequenas demais para nos fornecer uma imagem clara e unificada. Isso significava que tínhamos pistas conflitantes e nenhuma narrativa coerente para nosso policial cósmico. Alguns até sugeriram que as galáxias ainda poderiam estar repletas de gás, mas de alguma forma não formando estrelas, o que seria uma verdadeira surpresa para qualquer um que tentasse entender. viveiros estelares.
Outros investigadores, no entanto, mostraram que muitas dessas galáxias silenciosas e aparentemente ricas em gás, na verdade, tinham formação estelar em curso, apenas escondidas atrás de espessas nuvens de poeira, aparecendo “obscurecidas” em observações ópticas. Portanto, a imagem era confusa, para dizer o mínimo, e deixou um grande buraco na nossa compreensão.
Entra em cena o EMBERS que estudo, um trabalho de detetive astronômico verdadeiramente inteligente. Liderada por Ben F. Rasmussen, da Universidade de Victoria, e pelos seus colegas de instituições como o Space Telescope Science Institute e a Universidade de St. Andrews, esta equipa decidiu que era altura de um ataque abrangente e multifacetado ao problema. Eles decidiram realizar a primeira avaliação uniforme de gases atômicos e moleculares em uma amostra grande e bem selecionada de galáxias pós-explosão estelar. É como trazer toda a equipe CSI depois de anos confiando em uma única fotografia borrada.
Eles começaram com uma lista de 114 galáxias candidatas extraídas do Pesquisa Digital do Céu Sloancuidadosamente escolhidos com base na massa estelar e na distância. Então veio o trabalho pesado: olhar para essas galáxias por muito, muito tempo. Para farejar o hidrogênio atômico – o gás mais difuso e mais frio que atua como o reservatório inicial e extenso para a futura formação de estrelas – a equipe aproveitou o imenso poder do Telescópio Esférico de Abertura de Quinhentos Metros da China (RÁPIDO). É uma antena parabólica impressionante de 500 metros de largura (1.640 pés), ideal para captar sinais fracos de longe.
Mas o verdadeiro combustível criador de estrelas é o hidrogénio molecular, e isso é muito mais difícil de detectar diretamente. Portanto, os astrônomos usam um rastreador confiável: o monóxido de carbono, ou CO. Pense nisso como um detector de fumaça para nuvens moleculares; onde há CO, provavelmente há H2 pronto para entrar em colapso e formar estrelas. Para medir esta emissão de CO, Rasmussen e seus colegas passou surpreendentes 188,9 horas, divididas em quatro propostas de observação diferentes, usando o telescópio IRAM de 30 metros. São muitas noites e madrugadas olhando para o céu. Eles obtiveram 52 novas observações, combinando-as com nove observações de arquivo para uma amostra total de 61 galáxias.
A grande revelação é que, em média, as galáxias pós-explosão estelar estão de facto esgotadas em hidrogénio molecular em comparação com as suas progenitoras com formação estelar activa. Estamos falando de uma queda significativa – algo entre 0,3 a 0,6 vezes menos gás molecular do que o que você encontraria em galáxias de massa estelar semelhante que ainda estão produzindo estrelas. Isto sugere fortemente que um mecanismo chave para a extinção rápida é uma galáxia simplesmente ficando sem o seu combustível de formação estelar.
Ou seja, a festa acaba porque a lanchonete cósmica está vazia.
Mas é aqui que a história fica realmente interessante e menos direta. Isso não quer dizer que todas as galáxias pós-explosão estelar sejam totalmente estéreis. O estudo encontrou uma diversidade impressionante em seus reservatórios de gás frio. Algumas destas galáxias, mesmo após o seu dramático encerramento estelar, ainda tinham frações de gás molecular que variavam desde modestos 2% da sua massa estelar até uns impressionantes 250% nos casos detectados.
Assim, embora a galáxia média pós-explosão estelar esteja realmente carente de gás, as histórias individuais são muito mais complexas. Esta diversidade tem enormes implicações para a compreensão evolução galáctica. Isso significa que não existe apenas um mecanismo universal de desligamento rápido. Para algumas galáxias, o encerramento pode ser irreversível, um fim verdadeiramente permanente para a formação de estrelas, provavelmente devido à grave perda de gás. Para outros, especialmente aqueles que retêm uma boa quantidade de gás, existe uma possibilidade tentadora de rejuvenescimento – um segundo ato, onde a formação de estrelas poderia recomeçar, ainda que temporariamente, levando a uma cessação temporária em vez de terminal.
