NOVA PESQUISA DESCOBRE QUE UMA ÚNICA EXPLOSÃO DE FORMAÇÃO ESTELAR CRIOU A PROTUBERÂNCIA CENTRAL DA VIA LÁCTEA

Nossa galáxia, a Via Láctea, tem a forma de dois ovos fritos colados costas com costas. Uma protuberância central de estrelas fica no meio de um extenso disco de estrelas. Embora essa seja uma característica comum entre uma miríade de galáxias espirais, os astrônomos passaram décadas tentando descobrir como e quando a protuberância central da Via Láctea poderia ter se formado. As estrelas dentro da protuberância nasceram no início da história de nossa galáxia, há 10 a 12 bilhões de anos? Ou a protuberância cresceu com o tempo por meio de vários episódios de formação de estrelas?

Alguns estudos encontraram evidências de pelo menos duas explosões de formação de estrelas, levando a populações estelares de até 10 bilhões de anos ou jovens de 3 bilhões. Agora, uma nova pesquisa abrangente de milhões de estrelas descobre que a maioria das estrelas nos 1.000 anos-luz centrais da Via Láctea se formou quando foi inundada com gás em queda há mais de 10 bilhões de anos. Este processo pode ter sido desencadeado pelo simples acréscimo de material primordial, ou algo mais dramático como a fusão com outra galáxia jovem.

“Muitas outras galáxias espirais se parecem com a Via Láctea e têm protuberâncias semelhantes, então, se pudermos entender como a Via Láctea formou sua protuberância, teremos uma boa ideia de como as outras galáxias também fizeram”, disse o co-investigador principal Christian Johnson, do Space Telescope Science Institute em Baltimore, Maryland.

“Esta pesquisa nos dá uma visão geral da protuberância de uma forma que muitas pesquisas anteriores não puderam fazer”, acrescentou a co-autora Caty Pilachowski, da Universidade de Indiana em Bloomington, Indiana.

Parecendo mais jovem do que sua idade

Para chegar à conclusão, a equipe estudou as composições químicas das estrelas. Como muitas estrelas de Hollywood, as estrelas no bojo galáctico parecem ter passado por um tratamento cósmico de Botox – elas parecem mais jovens do que são. Isso porque eles contêm aproximadamente a mesma quantidade de elementos pesados ​​(mais pesados ​​que o hidrogênio e o hélio) que o Sol – o que os astrônomos chamam de metais. Isso é surpreendente porque os metais demoram para se acumular. Eles devem ser criados por gerações anteriores de estrelas, ejetados por ventos estelares ou supernovas e, em seguida, incorporados às gerações posteriores.

Nosso Sol, com 4,5 bilhões de anos, é relativamente novo, então faz sentido que esteja repleto de metais. Em contraste, a maioria das estrelas antigas em nossa galáxia carece de elementos pesados. E ainda assim as estrelas bojudas são enriquecidas com metal, apesar de sua idade avançada.

“Algo diferente aconteceu no bojo. Os metais lá se acumularam muito, muito rapidamente, possivelmente nos primeiros 500 milhões de anos de sua existência ”, disse o co-investigador principal Michael Rich da Universidade da Califórnia, em Los Angeles.

A equipe usou o brilho medido de estrelas em diferentes comprimentos de onda de luz, especialmente no ultravioleta, para determinar seu conteúdo de metal. Seria de se esperar que estrelas se formando em momentos diferentes tivessem metálicas diferentes em média. Em vez disso, eles descobriram que estrelas dentro de 1.000 anos-luz do centro galáctico mostravam uma distribuição de metais agrupados em torno de uma única média. Se estrelas fossem estudantes e metalidades fossem notas americanas, estrelas bojudas teriam todas uma média ‘C’ sólida, ao invés de um grupo de alunos ‘A’ e um grupo de alunos ‘D’. Isso sugere que essas estrelas se formaram em uma breve tempestade de fogo de nascimento de estrelas.

Big Pictures, Big Data

A equipe examinou uma parte do céu cobrindo mais de 200 graus quadrados – uma área aproximadamente equivalente a 1.000 luas cheias. Eles usaram a Dark Energy Camera (DECam) no telescópio Victor M. Blanco de 4 metros no Observatório Interamericano de Cerro Tololo no Chile, um programa do NOIRLab da NSF . Esta câmera de campo amplo é capaz de capturar 3 graus quadrados do céu em uma única exposição.

A equipe coletou mais de 450.000 fotografias individuais que lhes permitiram determinar com precisão as composições químicas de milhões de estrelas. Uma subamostra de 70.000 estrelas foi analisada para este estudo.

“Nossa pesquisa é única porque fomos capazes de escanear uma seção contínua da protuberância em comprimentos de onda de luz do ultravioleta ao visível ao infravermelho próximo. Isso nos permite obter uma compreensão clara de quais são os vários componentes do bojo e como eles se encaixam ”, disse Johnson.

A riqueza de dados coletados por esta pesquisa irá alimentar pesquisas científicas adicionais. Por exemplo, os pesquisadores estão estudando a possibilidade de medir distâncias estelares para fazer um mapa 3D mais preciso da protuberância. Eles também planejam buscar correlações entre suas medições de metalicidade e as órbitas estelares. Essa investigação pode localizar “bandos” de estrelas com órbitas semelhantes, que podem ser os restos de galáxias anãs interrompidas, ou identificar sinais de acréscimo como estrelas orbitando em oposição à rotação da galáxia.

A história da formação de protuberâncias da Via Láctea é única ou comum na evolução da galáxia? Para responder a essa pergunta, os astrônomos terão que observar a montagem de galáxias no jovem universo distante – uma tarefa para a qual o telescópio espacial James Webb da NASA foi projetado especificamente. “Com Webb, teremos um assento na primeira fila para observar galáxias como a nossa Via Láctea se formando”, disse Rich.

O Blanco DECam Bulge Survey foi nomeado em homenagem a Victor e Betty Blanco. Victor Blanco foi o primeiro Diretor do Observatório Interamericano Cerro-Tololo; ele e Betty Blanco também foram pioneiros no estudo da protuberância galáctica e das Nuvens de Magalhães usando o telescópio de 4 metros do observatório.

Esses resultados estão sendo relatados em dois artigos complementares aceitos para publicação nos Avisos Mensais da Royal Astronomical Society.

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Esta pesquisa foi parcialmente financiada pela National Science Foundation por meio da bolsa AST-1413755.

O Space Telescope Science Institute está expandindo as fronteiras da astronomia espacial hospedando o centro de operações científicas do Telescópio Espacial Hubble, o centro de ciência e operações do Telescópio Espacial James Webb e o centro de operações científicas do futuro Telescópio Espacial Romano Nancy Grace. O STScI também abriga o Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST), que é um projeto financiado pela NASA para apoiar e fornecer à comunidade astronômica uma variedade de arquivos de dados astronômicos e é o repositório de dados do Hubble, Webb, Kepler, K2, TESS missões e muito mais.