COMO AS GALÁXIAS PRÓXIMAS FORMAM AS SUAS ESTRELAS 1 de janeiro de 2021
A imagem mostra uma visualização do gás dentro e em torno de uma galáxia parecida com a Via Láctea (centro) no Universo atual como previsto por uma simulação computacional feita pelo autor. O denso hidrogénio atómico e molecular tipicamente forma um grande disco, visto aqui a azul-roxo no centro da imagem. As estrelas (branco) formam-se no disco. Formação estelar adicional pode ter lugar em galáxias satélite, vstas aqui em cima e para a direita e em baixo e para a esquerda. Gás quente e pouco denso (tons verde e vermelho) pode ser encontrado a grandes distâncias, perto da fronteira do halo de matéria escura que rodeia a galáxia principal (círculo branco na imagem maior). A imagem também mostra um grande número de estruturas de matéria escura (púrpura), a maioria das quais estão desprovidas de gás e estrelas.
Crédito: Robert Feldmann
O modo como as estrelas se formam nas galáxias permanece uma grande questão em aberto na astrofísica. Um novo estudo da Universidade de Zurique lança nova luz sobre este tópico com a ajuda de uma reanálise baseada em dados de medições de observacionais. Descobriu-se que a atividade de formação estelar de galáxias próximas típicas é proporcional à quantidade de gás presente nestas galáxias. Isto aponta para o suprimento de gás a distâncias cósmicas como o principal impulsionador da formação estelar.
As estrelas nascem em nuvens densas de hidrogénio molecular que permeia o espaço interestelar da maioria das galáxias. Embora a física da formação estelar seja complexa, nos últimos anos houve um progresso substancial no sentido de compreender como as estrelas se formam num ambiente galáctico. O que em última análise determina o nível de formação estelar nas galáxias, no entanto, permanece uma questão em aberto.
Em princípio, dois factores principais influenciam a atividade da formação das estrelas: a quantidade de gás molecular que está presente nas galáxias e o tempo que o reservatório de gás demora para se esgotar ao converter-se em estrelas. Embora a massa de gás das galáxias seja regulada por uma competição entre fluxos internos de gás, fluxos externos de gás e o consumo de gás, a física da conversão gás-estrela atualmente não é bem compreendida. Tendo em conta o seu papel potencialmente crítico, muitos esforços têm sido empreendidos para determinar observacionalmente a escala de tempo do esgotamento de gás. No entanto, estes esforços resultaram em descobertas contraditórias, em parte devido ao desafio em medir as massas de gás de forma confiável, dados os limites de deteção atuais.
A típica formação estelar está ligada ao reservatório geral de gás
O presente estudo do Instituto para Ciência Computacional da Universidade de Zurique usa um novo método estatístico baseado em modelagem Bayesiana para contabilizar adequadamente as galáxias com quantidades não detetadas de hidrogénio molecular ou atómico para minimizar o viés observacional. Esta nova análise revela que, em típicas galáxias formadoras de estrelas, o hidrogénio molecular e o hidrogénio atómico são convertidos em estrelas em escalas de tempo aproximadamente constantes de 1 e 10 mil milhões de anos, respetivamente. No entanto, as galáxias extremamente ativas (galáxias "starburst", com formação estelar intensa) têm escalas de tempo de esgotamento de gás muito mais curtas.
"Estas descobertas sugerem que a formação estelar está, de facto, diretamente ligada ao reservatório geral de gás e, portanto, é definida pela taxa na qual o gás entra ou sai de uma galáxia," diz Robert Feldmann, professor do centro para Astrofísica Teórica e Cosmologia. Em contraste, a formação estelar muito mais intensa das galáxias "starburst" provavelmente tem uma origem física diferente, como interações galácticas ou instabilidades em discos galácticos.
Galáxias distantes ao longo da história cósmica
Esta análise é baseada em dados observacionais de galáxias próximas. Observações com o ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array), com o SKA (Square Kilometer Array) e com outros observatórios prometem sondar o conteúdo de gás de um grande número de galáxias ao longo da história cósmica. Será fundamental continuar o desenvolvimento de métodos estatísticos e da ciência de dados para extrair com precisão o conteúdo físico destas novas observações e para descobrir completamente os mistérios da formação estelar nas galáxias.
