Webb e Hubble descobrem que aglomerados estelares massivos emergem mais rápido

Os astrónomos sabem há muito tempo que compreender como surgem os enxames estelares é a chave para desvendar outros segredos da evolução galáctica. As estrelas se formam em aglomerados, criados quando nuvens de gás colapsam sob a gravidade. À medida que mais e mais estrelas nascem numa nuvem em colapso, fortes ventos estelares, forte radiação ultravioleta e explosões de supernovas de estrelas massivas eventualmente dispersam a nuvem, encerrando a formação de estrelas antes que todo o gás se esgote. Uma vez que a nuvem de gás em que nasceu um aglomerado estelar desaparece, a sua luz também pode incidir sobre outras regiões de formação estelar na galáxia. Este processo é chamado de feedback estelar e significa que a maior parte do gás de uma galáxia nunca é usada para a formação de estrelas. Pesquisar como os aglomerados de estrelas se desenvolvem pode, então, responder a questões sobre a formação de estrelas em escala galáctica.

Estudos das regiões de formação estelar mais próximas, na Via Láctea e nas galáxias anãs que a orbitam, permitem-nos dissecar aglomerados estelares nos mínimos detalhes, mas a nossa posição no disco da nossa galáxia significa que apenas algumas dessas regiões são visíveis para nós. Ao observar galáxias próximas, os astrónomos podem estudar milhares de regiões de formação estelar e caracterizar populações inteiras de enxames estelares em vários estágios de evolução – um feito tornado possível com o lançamento de telescópios espaciais, principalmente os da NASA/ESA. Telescópio Espacial Hubble. Ambos os tipos de investigação são necessários para compreender verdadeiramente como ocorre a formação de estrelas nas galáxias.

O desenvolvimento contínuo da astronomia infravermelha permitiu-nos abrir as cortinas gasosas que ainda escondem os aglomerados estelares mais jovens e aprender sobre as fases iniciais do seu desenvolvimento, mas alguns assuntos ainda confundem os investigadores. Por exemplo: quando um aglomerado estelar se forma, o que determina quanto tempo leva para dispersar a sua nuvem natal e começar a irradiar luz ultravioleta para a galáxia?

Agora, o estado da arte foi desenvolvido com o Hubble e o Webb trabalhando juntos para fornecer uma visão de amplo espectro de milhares de aglomerados de estrelas jovens. Uma equipe internacional de astrônomos se debruçou sobre imagens de quatro galáxias próximas – Mais Messier 51, Mais Messier 83, NGC 4449e NGC 628 – do programa de observação FEAST (#1783), tentando resolver esse mistério. Seus resultados, publicado hoje em Astronomia da Naturezamostram que são os aglomerados estelares mais massivos que eliminam a sua mortalha gasosa mais rapidamente e começam a iluminar a sua galáxia mais cedo.

A equipe identificou cerca de 9.000 aglomerados estelares nas quatro galáxias em diferentes estágios evolutivos: aglomerados jovens que estão apenas começando a emergir de suas nuvens de gás natais, aglomerados que dispersaram parcialmente o gás (ambos de imagens do Webb) e aglomerados totalmente desobstruídos visíveis na luz óptica (encontrados em imagens do Hubble). Com a capacidade de Webb de observar o interior das nuvens de gás, eles foram capazes de estimar a massa e a idade de cada aglomerado a partir do seu espectro de luz. Os aglomerados mais massivos emergiram completamente e dispersaram as nuvens de gás após cerca de cinco milhões de anos, enquanto os aglomerados menos massivos tinham entre sete e oito milhões de anos quando emergiram dos seus berçários.

Responder a esta questão em aberto sobre quais aglomerados estelares eliminam as suas nuvens de nascimento mais rapidamente avança a nossa compreensão da formação de galáxias. “As simulações da formação estelar e do feedback estelar têm tido dificuldade em reproduzir a forma como os enxames estelares se formam e emergem das suas nuvens natais. Estes resultados dão-nos novas restrições importantes a esse processo,” explicou Angela Adamo da Universidade de Estocolmo e do Centro Oskar Klein na Suécia, autora principal do estudo e PI do programa FEAST.

Enxames estelares massivos com a sua abundância de estrelas quentes emitem naturalmente a maior parte da luz ultravioleta das galáxias, mas este trabalho confirma que também obtêm uma vantagem na produção de feedback estelar sobre aglomerados mais leves. 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 de formação estelar é empurrado pela galáxia e, portanto, como é provável que as estrelas e os enxames estelares se formem.

Nossas teorias sobre como planetas forma também são impactados por esta pesquisa. Quanto mais rápido o gás é eliminado dentro de um aglomerado estelar, mais cedo discos protoplanetários ao redor das estrelas são expostas à forte radiação ultravioleta de outras estrelas e menos oportunidades elas têm de atrair mais gás da nebulosa. Isso reduz as oportunidades que eles têm de produzir poeira e criar planetas.

“Este trabalho reúne investigadores que simulam a formação de estrelas 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 aglomerados estelares e conectar a formação planetária ao ciclo de formação estelar e ao feedback estelar.”

Mais informações

Webb é o maior e mais poderoso telescópio já lançado ao espaço. Ao abrigo de um acordo de colaboração internacional, a ESA forneceu o serviço de lançamento do telescópio, utilizando o veículo de lançamento Ariane 5. Trabalhando com parceiros, a ESA foi responsável pelo desenvolvimento e qualificação das adaptações do Ariane 5 para a missão Webb e pela aquisição do serviço de lançamento pela Arianespace. A ESA também forneceu o espectrógrafo robusto NIRSpec e 50% do instrumento infravermelho médio MIRIque foi projetado e construído por um consórcio de institutos europeus financiados nacionalmente (The MIRI European Consortium) em parceria com o JPL e a Universidade do Arizona.

Webb é uma parceria internacional entre NASA, ESA e a Agência Espacial Canadense (CSA).

Artigo científico

Lançamento em esawebb.org

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