Como molda a natureza o nascimento das estrelas

2012-05-16

Imagem do enxame globular de estrelas de grande massa R136, na Grande Nuvem de Magalhães, obtida pelo telescópio espacial Hubble. R136 é potencialmente (embora sem confirmação) um local de nascimento de estrelas com massa muito maior que a observada, hoje em dia, nas regiões ditas \"normais\" de formação de estrelas. Crédito: NASA, J. Trauger (JPL), J. Westphal (Caltech).

Usando a última palavra em simulações de computador, uma equipa de astrónomos da Universidade de Bona, Alemanha, encontrou a primeira evidência de que o modo como as estrelas se formam depende do seu ambiente de nascimento. A equipa publicou os seus resultados no Monthly Notices da Royal Astronomical Society.

Pensa-se que as estrelas se formam no espaço interstelar a partir de nuvens escuras de gás e poeira. Julga-se que as condições existentes no poeirento ambiente de nascimento determinam as suas propriedades, da mesma forma que a temperatura e a constituição de nuvens na atmosfera da Terra determinam se iremos ter chuviscos, aguaceiros ou granizo. Em contraste, até agora, as estrelas têm inesperadamente parecido formar-se da mesma maneira em todos os lugares. "Os locais de formação de estrelas são as regiões de mau tempo de uma galáxia e as estrelas em formação são, numa analogia muito grosseira, como gotas de chuva condensando-se a partir do material aí existente", comenta o Prof. Dr. Pavel Kroupa, membro da equipa.

O grupo de cientistas tem agora provas de que a distribuição da massa das estrelas depende, de facto, do ambiente em que se formam. "Surpreendentemente, esta evidência não nos chega de regiões jovens com formação de estrelas em curso, mas de uma classe muito antiga de objectos, chamados enxames globulares de estrelas", diz o Dr. Michael Marks, principal autor do novo artigo. "O número de estrelas com menos massa que o nosso Sol observadas em enxames globulares está em desacordo com a sua estrutura."

Os enxames globulares são enormes aglomerados com milhares estrelas em redor da nossa galáxia, a Via Láctea . A formação de estrelas nesses enxames terminou há milhares de milhões de anos. "No entanto, usando as nossas simulações, descobrimos que a ligação entre a formação de estrelas e o seu ambiente do nascimento pode ser compreendida quando se invoca um processo que ocorre muito cedo na vida de qualquer enxame, chamado expulsão de gás residual", prossegue Marks.

Assim que uma estrela completa a sua formação, começa a brilhar, e, eventualmente, a radiação proveniente do enxame de estrelas recém-nascidas expulsa rapidamente o gás a partir do qual as estrelas se formaram. A região de nascimento de estrelas é então destruída, deixando para trás estrelas de diferentes massas. "Este processo leva à expansão de todo o agregado estelar com a simultânea remoção de algumas das estrelas do enxame pela atracção gravitacional da jovem Via Láctea. Quanto mais depressa o gás é expelido, mais forte é a expansão e mais estrelas são removidas ", explica Kroupa. E acrescenta: "As marcas deste processo ainda são visíveis na actual distribuição de massa". Isto significa que o conteúdo estrelar inicial dos enxames globulares pode ser reconstruído através de observações atentas das suas actuais populações.

Os astrónomos depreendem que os enxames globulares se devem ter formado com muito mais estrelas de grande massa do que as que hoje são enumeradas em regiões individuais de formação de estrelas. "Caso contrário, a região de nascimento de estrelas a partir da qual se forma um enxame globular não era destruída de forma suficientemente rápida e a consequente expansão era demasiado fraca para remover estrelas suficientes do enxame", diz Marks. "Se isso tivesse acontecido a distribuição de massa das estrelas que vemos hoje seria bem diferente". As diferenças deduzidas no número de estrelas de grande massa formadas em enxames globulares, dependendo das condições da nuvem de gás e poeira, estão realmente de acordo com o esperado na teoria.

Segundo os resultados, só surgem diferenças no conteúdo inicial de estrelas quando as condições nas regiões de nascimento estelar são extremas em comparação com aquelas que vemos hoje. "Não observamos estes ambientes extremos nos dias de hoje, mas eles podem muito bem ter sido frequentes quando os enxames globulares nasceram, há cerca de 12 mil milhões de anos", afirma Marks. O trabalho prevê que, na Via Láctea de hoje, as estrelas se formem, em locais diferentes, da mesma maneira, com a mesma escala de massas.

Kroupa resume os resultados: "Com este trabalho, podemos ter descoberto as, há muito esperadas, diferenças sistemáticas no processo de formação de estrelas". Os astrónomos de Bona planeiam agora usar outras simulações para estudarem o efeito destas diferenças na evolução a longo prazo dos enxames globulares.