Estrelas jovens que roubam podem explicar ‘gigantes desaparecidos’ no centro da Via Láctea

Uma imagem do núcleo da nossa galáxia, a Via Láctea. Esta imagem combina imagens nítidas da câmera infravermelha próxima e do espectrômetro multiobjeto (NICMOS) do Hubble com imagens coloridas de uma pesquisa anterior do Telescópio Espacial Spitzer feita com sua câmera astronômica infravermelha (IRAC). NASA

doi.org/10.48550/arXiv.2304.10569
Credibilidade: 888
#ViaLáctea 

A área densamente povoada no centro da nossa galáxia é o lar de colisões cósmicas épicas e fenômenos misteriosos.

Nosso planeta está nos subúrbios da Via Láctea – pense em uma cidade pitoresca em Minas Gerais, com o coração de São Paulo como centro galáctico. No entanto, em vez da Praça da Sé, a principal atração da Via Láctea é um buraco negro supermassivo conhecido como Sagitário A*. Este buraco negro é tão grande que pesa alguns milhões de vezes a massa do nosso Sol. Nesse centro galáctico, as estrelas estão muito mais próximas umas das outras do que na vizinhança do Sol, à semelhança dos viajantes da Big Apple na hora do rush, lançando-se nas suas órbitas rápidas em torno do buraco negro.

Estas estrelas estão tão compactadas que por vezes colidem – um evento que simplesmente não acontece na nossa parte mais espaçosa da galáxia. Uma nova investigação apresentada este mês na reunião anual da American Physical Society e submetida ao The Astrophysical Journal utiliza simulações de computador para mostrar que estas colisões são realmente fundamentais para explicar alguns dos fenómenos mais misteriosos do centro galáctico.

Desde a descoberta do buraco negro da nossa galáxia, ganhadora do prêmio Nobel, em 2020, os astrônomos têm estudado o centro da nossa galáxia como uma forma de compreender as galáxias em todo o universo.

“Os centros de outras galáxias estão demasiado distantes para serem observados em detalhe, mas podemos aprender mais sobre estes ambientes estudando o centro da Via Láctea,” explica Sanaea Rose, autora principal e astrónoma do Centro de Exploração Interdisciplinar da Northwestern University e Pesquisa em Astrofísica.

Até agora, os astrônomos têm sido frequentemente surpreendidos pelo que encontram no centro da galáxia. Por exemplo, existe uma população de estrelas particularmente jovens e brilhantes que não deveriam existir. As forças do buraco negro são simplesmente fortes demais para que novas estrelas nasçam naquele ambiente. Por outro lado, deveria haver um monte de estrelas gigantes vermelhas mais antigas no centro galáctico, mas elas estão misteriosamente desaparecidas. Além disso, existem “bolas fofas de poeira e gás” estranhas, mas inexplicáveis, como Rose as descreve, conhecidas como objetos G. “O que tentamos fazer é explicar estas descobertas incomuns com interações estelares, que são comuns no denso aglomerado estelar”, acrescenta ela.

As órbitas das estrelas dentro dos segundos de arco centrais de 1,0 X 1,0 da nossa Galáxia. No fundo, é exibida a parte central de uma imagem limitada por difração tirada em 2015. Embora todas as estrelas nesta imagem tenham sido observadas em movimento ao longo dos últimos 20 anos, as estimativas dos parâmetros orbitais são mais restringidas para estrelas que foram observadas através de pelo menos um ponto de viragem da sua órbita. As posições médias anuais dessas estrelas são plotadas como pontos coloridos, que aumentam a saturação de cor com o tempo. Também são plotadas as soluções orbitais simultâneas com melhor ajuste. (Esta imagem foi criada pela Prof. Andrea Ghez e sua equipe de pesquisa na UCLA e é de conjuntos de dados obtidos com os Telescópios W. M. Keck.) Crédito: UCLA Galactic Center Group – W.M. Equipe de Laser do Observatório Keck.

“Muito perto do buraco negro supermassivo, as colisões de estrelas são tão comuns que se tornam uma das forças mais fortes que moldam a vida das estrelas”, diz Morgan MacLeod, coautor desta pesquisa e astrônomo do Centro Harvard-Smithsonian de Pesquisa. Astrofísica.

Estas estrelas movem-se a velocidades extremamente elevadas: milhares de quilômetros por segundo, em comparação com os vagarosos 30 km/s das nossas viagens pela galáxia. Quando duas estrelas em alta velocidade se chocam de frente, elas podem se destruir no processo, como um acidente de carro.

Mas há coisas ainda mais estranhas que podem acontecer de acordo com as simulações de Rose. Algumas estrelas nas regiões mais próximas – cerca de 1/3 de ano-luz de Sagitário A* – perdem apenas as suas camadas exteriores nestas colisões, criando uma população de estrelas estranhas e de menor massa no centro galáctico e destruindo a maioria das estrelas gigantes vermelhas que os astrônomos esperavam ver. O astrônomo da Universidade Estadual de Ohio, Alexander Stephan, que não é afiliado à equipe de pesquisa, observou que este trabalho explica, portanto, a “questão crucial dos ‘gigantes desaparecidos’ no centro galáctico”. Estas colisões também podem ser responsáveis pelos misteriosos objetos G, sugere o seu trabalho.

Fora do 1/3 de ano-luz mais próximo, as colisões não são tão catastróficas. Na verdade, duas estrelas podem fundir-se para formar uma estrela enorme que “pode mascarar-se como estrelas de aparência jovem, apesar de terem sido formadas a partir de uma população mais velha”, explica Rose. “As colisões podem, portanto, explicar a presença de estrelas massivas de aparência jovem muito próximas do buraco negro supermassivo.”

Esta parte bizarra da galáxia certamente não se parece em nada com o nosso lar perfeito na Terra, mas trabalhos como este nos aproximam da compreensão de como colisões revigorantes podem explicar algumas das coisas estranhas que vemos no ambiente exótico do centro galáctico.

Publicado em 13/04/2024 19h04

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