Uma descoberta inesperada do Hubble acaba de mudar nossa compreensão da formação estelar

0
169
Formação de estrelas no Complexo de Órion. (Créditos: NASA/JPL-Caltech/T. Megeath, Universidade de Toledo, Ohio)

Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert

O que pensávamos que era um mecanismo para a formação de estrelas não parece funcionar dessa forma, afinal.

Novas observações do Telescópio Espacial Hubble mostram que os poderosos jatos astrofísicos e os ventos estelares que fluem das estrelas bebês não têm o efeito esperado de extinguir o processo de crescimento estelar. Isso representa um enigma bastante significativo para nossos modelos de formação de estrelas.

O nascimento de uma estrela é um processo bastante longo nas escalas de tempo humanas. Não é como se pudéssemos sentar e observar uma estrela bebê se formando de uma hora para outra. O que podemos fazer é encontrar um monte de estrelas em diferentes estágios do processo de formação e juntar as peças como um quebra-cabeça.

O modelo mais comumente aceito é o seguinte: em primeiro lugar, você precisa começar com um aglomerado realmente denso de material em uma nuvem de gás molecular interestelar frio.

Com densidade suficiente, o aglomerado colapsa sob sua própria gravidade para formar uma protoestrela, que começa a girar. Esse giro faz com que o material na nuvem ao seu redor forme um disco, que se transforma na estrela em crescimento – como a água fluindo em um ralo -, inexoravelmente atraído por sua força gravitacional cada vez maior.

Mas apenas 30% da massa inicial da nuvem permanece na estrela. Até agora, tínhamos uma boa explicação para o porquê: conforme a estrela cresce, ela começa a produzir um poderoso vento estelar. Além disso, o material que cai na estrela começa a interagir com os campos magnéticos da estrela, fluindo ao longo das linhas do campo magnético para os polos, onde é lançado no espaço na forma de poderosos jatos de plasma.

O impulso externo combinado dessas duas forças, conhecido como feedback estelar, esculpe uma cavidade cada vez maior na nuvem molecular ao redor da estrela, eventualmente privando-a de material para o crescimento posterior e determinando a massa final da estrela.

Ou assim pensamos.

(Créditos: RB Andreo/DeepSkyColors.com, NASA, ESA, STScI, N. Habel e ST Megeath/Universidade de Toledo)

Em um estudo de 304 protoestrelas na região de formação estelar do Complexo de Órion, destacada em amarelo na imagem acima, os astrônomos não encontraram evidências de que as cavidades esculpidas crescem continuamente à medida que a estrela se desenvolve rapidamente.

“Em um modelo de formação estelar, se você começar com uma pequena cavidade, à medida que a protoestrela rapidamente se torna mais desenvolvida, seu fluxo cria uma cavidade cada vez maior até que o gás circundante seja eventualmente expelido, resultando em uma estrela isolada”, disse o astrônomo Nolan Habel da Universidade de Toledo.

“Nossas observações indicam que não há crescimento progressivo que possamos encontrar, então as cavidades não estão crescendo até que seja expelida toda a massa da nuvem. Portanto, deve haver algum outro processo em andamento que elimina o gás que não fica na estrela.”

O estudo exigiu dados de vários telescópios espaciais. O Observatório Espacial Herschel e o Telescópio Espacial Spitzer realizaram pesquisas do Complexo de Órion para construir um catálogo de centenas de protoestrelas. Com base na luz dessas estrelas nas pesquisas, Habel e sua equipe classificaram as protoestrelas por idade.

Em seguida, eles fizeram observações da região da nuvem ao redor no infravermelho próximo usando o Hubble; algumas delas estão ilustradas abaixo. Embora a luz óptica não possa penetrar em uma nuvem protoestelar, os comprimentos de onda infravermelhos podem, e as observações infravermelhas são uma excelente ferramenta para sondar regiões densamente nubladas.

Nesse caso, a luz da estrela em formação é refletida nos limites da cavidade, o que permite aos astrônomos mapear seu tamanho.

(Créditos: NASA, ESA, STScI, N. Habel e ST Megeath/Universidade de Toledo)

Este trabalho meticuloso resultou em um catálogo de protoestrelas e suas cavidades, classificadas por idade… e as protoestrelas mais antigas não pareciam ter cavidades maiores.

“Descobrimos que no final da fase protoestelar, onde a maior parte do gás caiu da nuvem circunstelar, várias estrelas jovens ainda têm cavidades bastante estreitas”, disse o astrônomo Tom Megeath, da Universidade de Toledo.

“Então, a ideia que ainda é comum sobre o que determina a massa de uma estrela e o que impede a queda do gás é que essa cavidade de fluxo crescente recolhe todo o gás. Isso tem sido fundamental para nossa ideia de como a formação de estrelas se desenvolve, mas simplesmente não parece ser possível encaixar os dados aqui.”

Embora ainda seja possível que os ventos e jatos desempenhem algum papel na formação das estrelas, esse papel não parece ser tão importante quanto pensávamos, disseram os pesquisadores. É possível que fluxos mais lentos e de maior densidade sejam os responsáveis ​​- um mecanismo semelhante, mas que leva mais tempo para fechar a cavidade – mas sem observações mais detalhadas, é impossível dizer.

Então, essa será uma das próximas etapas. Sem dúvida, os astrônomos também estarão procurando modelar e simular a formação de estrelas – para tentar identificar outros mecanismos que poderiam interromper o crescimento com uma contribuição muito menor do feedback estelar. Vamos acompanhar.

A pesquisa da equipe deve ser publicada no The Astrophysical Journal e está disponível no arXiv.