Novo levantamento descobre que um único surto de formação estelar criou o bojo central da Via Láctea

A nossa Via Láctea tem um bojo central situado no meio de um extenso disco de estrelas. Embora esta seja uma característica comum entre as inúmeras galáxias espirais, os astrónomos passaram décadas a tentar descobrir como e quando é que a protuberância central da Via Láctea podia ter sido formada. Será que as estrelas dentro da protuberância nasceram no início da história da nossa Galáxia, há 10 a 12 mil milhões de anos? Ou será que o bojo cresceu ao longo do tempo por meio de vários episódios de formação estelar?

Alguns estudos encontraram evidências de pelo menos dois surtos de formação estelar, levando a populações estelares com até 10 mil milhões de anos ou tão jovens quanto 3 mil milhões de anos. Agora, um novo levantamento compreensivo de milhões de estrelas descobriu que a maioria das estrelas nos 1000 anos-luz centrais da Via Láctea foram formadas quando esta se alimentou vorazmente de gás em queda há mais de 10 mil milhões de anos. Este processo pode ter sido desencadeado pela simples acreção de material primordial, ou algo mais dramático como a fusão com outra galáxia jovem.

“Muitas outras galáxias espirais parecem-se com a Via Láctea e têm protuberâncias semelhantes, de modo que se pudermos entender como a Via Láctea formou o seu bojo, teremos uma boa ideia de como as outras galáxias também o fizeram,” disse o coinvestigador principal Christian Johnson, do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, no estado norte-americano de Maryland.

“Este levantamento dá-nos uma visão geral do bojo de uma forma que muitos levantamentos anteriores não conseguiram fazer,” acrescentou a coautora Caty Pilachowski, da Universidade do Indiana em Bloomington, EUA.

Parecendo mais jovem do que a sua idade

Para chegar a esta conclusão, a equipa estudou as composições químicas das estrelas. Tal como muitas estrelas de Hollywood, as estrelas no Bojo Galáctico parecem ter passado por um “tratamento de Botox” cósmico – parecem mais jovens do que realmente são. Isto porque contêm aproximadamente a mesma quantidade de elementos pesados (elementos mais pesados do que hidrogénio e hélio) que o Sol – o que os astrónomos chamam de metais. Isto é surpreendente porque os metais levam tempo para se acumular. São formados por gerações anteriores de estrelas, expelidos por ventos estelares ou supernovas, e depois incorporados nas gerações posteriores.

O nosso Sol, com 4,5 mil milhões de anos, é relativamente jovem, de modo que faz sentido que esteja repleto de metais. Em contraste, a maioria das estrelas antigas da nossa Galáxia carecem de elementos pesados. E ainda assim as estrelas do bojo são enriquecidas com metais, apesar da sua idade avançada.

“Aconteceu algo diferente no bojo. Aí, os metais acumularam-se muito, muito depressa, possivelmente nos primeiros 500 milhões de anos da sua existência,” disse o coinvestigador principal Michael Rich da Universidade da Califórnia, em Los Angeles.

A equipa usou o brilho medido de estrelas em diferentes comprimentos de onda, particularmente no ultravioleta, para determinar o seu conteúdo de metal. Espera-se que estrelas formadas a diferentes alturas tenham metalicidades diferentes, em média. Em vez disso, descobriram que as estrelas até 1000 anos-luz do Centro Galáctico exigiam uma distribuição de metais agrupados em torno de uma única média. Se as estrelas fossem estudantes e as metalicidades fossem notas, as estrelas do bojo receberiam uma média de “10”, em vez de um grupo de estudantes com “15” ou “5”. Isto sugere que estas estrelas se formaram numa breve tempestade de nascimento estelar.

Imagens grandes, dados grandes

A equipa examinou uma parte do céu que cobre mais de 200 graus quadrados – uma área aproximadamente equivalente a 1000 Luas Cheias. Usaram a DECam (Dark Energy Camera) acoplada ao Telescópio Victor M. Blanco de 4 metros situado no Observatório Interamericano de Cerro Tololo no Chile, um programa do NOIRLab da NSF. Esta câmara de campo amplo é capaz de capturar 3 graus quadrados do céu numa única exposição.

A equipa recolheu 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.

“O nosso levantamento é único porque fomos capazes de estudar uma secção contínua do bojo em comprimentos de onda do ultravioleta, passando pelo visível, ao infravermelho próximo. Isto permite-nos obter uma compreensão clara de quais são os vários componentes do bojo e de como encaixam juntos,” disse Johnson.

A riqueza de dados recolhidos por esta investigação irá alimentar pesquisas científicas adicionais. Por exemplos, os investigadores estão a estudar a possibilidade de medir distâncias estelares para fazer um mapa 3D mais preciso do bojo. Também planeiam procurar correlações entre as suas medições da metalicidade e as órbitas estelares. Essa investigação pode localizar “bandos” de estrelas com órbitas semelhantes, que podem ser os restos de galáxias anãs perturbadas, ou identificar sinais de acreção como estrelas que orbitam no sentido oposto à da rotação da Galáxia.

Será que a história da formação do bojo da Via Láctea é única ou comum na evolução galáctica? Para responder a esta pergunta, os astrónomos terão que olhar para a montagem galáctica no Universo distante e jovem – uma tarefa para a qual o Telescópio Espacial James Webb da NASA foi especificamente projetado. “Com o Webb, teremos lugar de destaque para observar a formação de galáxias como a nossa Via Láctea,” disse Rich.

O BDBS (Blanco DECam Bulge Survey) tem o nome de Victor e Betty Blanco. Victor Blanco foi o primeiro Diretor do Observatório Interamericano de Cerro Tololo; ele e Betty Blanco também foram pioneiros no estudo do Bojo Galáctico e das Nuvens de Magalhães usando o telescópio de 4 metros do observatório.

Estes resultados estão relatados em dois artigos científicos aceites para publicação na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

// Hubblesite (comunicado de imprensa)
// NOIRLab (comunicado de imprensa)
// Universidade do Michigan-Dearborn (comunicado de imprensa)
// Sociedade Astronómica Real (comunicado de imprensa)
// Artigo científico #1 (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
// Artigo científico #1 (arXiv.org)
// Artigo científico #2 (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
// Artigo científico #2 (arXiv.org)

Saiba mais:

Notícias relacionadas:
ScienceDaily
COSMOS
SpaceRef
PHYSORG

Via Láctea:
Wikipedia
SEDS
Centro Galáctico (Wikipedia)

Telescópio Victor M. Blanco:
NOAO
Wikipedia

Observatório Interamericano de Cerro Tololo:
NOAO
Wikipedia