A pesquisa descobriu que o material que envolve as estrelas perto do centro do aglomerado é misteriosamente desprovido das grandes e densas nuvens de poeira que se espera que se tornem planetas em alguns milhões de anos. Sua ausência é causada pelas estrelas mais massivas e brilhantes do aglomerado que corroem e dispersam os discos de gás e poeira das estrelas vizinhas. É a primeira vez que os astrônomos analisam um aglomerado de estrelas extremamente denso para estudar quais ambientes são favoráveis à formação do planeta.
Este estudo no domínio do tempo de 2016 a 2019 procurou investigar as propriedades das estrelas durante suas fases evolutivas iniciais e rastrear a evolução de seus ambientes circunstanciais. Tais estudos haviam sido confinados anteriormente às regiões mais próximas, de baixa densidade, formadoras de estrelas. Os astrônomos agora usam o Telescópio Espacial Hubble para estender essa pesquisa ao centro de um dos poucos aglomerados maciços jovens na Via Láctea, Westerlund 2, pela primeira vez.
Os astrônomos agora descobriram que os planetas têm dificuldade em se formar nesta região central do aglomerado. As observações também revelam que estrelas na periferia do aglomerado possuem imensas nuvens de poeira formadoras de planetas embutidas em seus discos. Para explicar por que algumas estrelas em Westerlund 2 têm dificuldade em formar planetas, enquanto outras não, os pesquisadores sugerem que isso se deve principalmente à localização. As estrelas mais maciças e brilhantes do aglomerado se reúnem no núcleo. Westerlund 2 contém pelo menos 37 estrelas extremamente massivas, algumas pesando até 100 massas solares. Sua radiação ultravioleta intensa e ventos estelares semelhantes a furacões agem como maçaricos e desgastam os discos em torno das estrelas vizinhas, dispersando as gigantescas nuvens de poeira.
“Basicamente, se você tem estrelas-monstro, a energia delas altera as propriedades dos discos”, explicou a pesquisadora Elena Sabbi, do Instituto de Ciências do Telescópio Espacial em Baltimore, EUA. “Você ainda pode ter um disco, mas as estrelas mudam a composição da poeira nos discos, por isso é mais difícil criar estruturas estáveis que acabarão por levar aos planetas. Acreditamos que a poeira evapora em 1 milhão de anos ou muda em composição e tamanho tão dramaticamente que os planetas não têm os blocos de construção para formar “.
Westerlund 2 é um laboratório único para estudar processos evolutivos estelares porque é relativamente próximo, é bastante jovem e contém uma rica população estelar. O aglomerado reside em um local de criação estelar conhecido como Gum 29, localizado a cerca de 14 000 anos-luz de distância na constelação de Carina (The Ship’s Keel). O viveiro estelar é difícil de observar porque está rodeado de poeira, mas a Wide Field Camera 3 do Hubble pode espiar através do véu empoeirado sob luz infravermelha, dando aos astrônomos uma visão clara do aglomerado. A visão nítida de Hubble foi usada para resolver e estudar a densa concentração de estrelas no aglomerado central.
“Com menos de dois milhões de anos, o Westerlund 2 abriga algumas das estrelas mais massivas e quentes da Via Láctea”, disse Danny Lennon, do Instituto de Astrofísica de Canarias e da Universidade de La Laguna, membro da equipe . “O ambiente ambiental desse aglomerado é, portanto, constantemente bombardeado por fortes ventos estelares e radiação ultravioleta desses gigantes que têm massas de até 100 vezes a do Sol”.
Sabbi e sua equipe descobriram que das quase 5000 estrelas em Westerlund 2 com massas entre 0,1 e 5 vezes a massa do Sol, 1500 delas mostram flutuações dramáticas em sua luminosidade, o que é comumente aceito como devido à presença de grandes estruturas empoeiradas e planetesimais. O material em órbita bloquearia temporariamente parte da luz das estrelas, causando flutuações no brilho. No entanto, o Hubble detectou apenas a assinatura de partículas de poeira em torno de estrelas fora da região central. Eles não detectaram esses quedas de brilho nas estrelas que residiam dentro de quatro anos-luz do centro.
“Achamos que eles são planetesimais ou estruturas em formação”, explicou Sabbi. “Essas podem ser as sementes que acabam levando a planetas em sistemas mais evoluídos. Estes são os sistemas que não vemos perto de estrelas muito massivas. Nós os vemos apenas em sistemas fora do centro”.
Graças ao Hubble, os astrônomos agora podem ver como as estrelas estão se acumulando em ambientes como o Universo primitivo, onde os aglomerados eram dominados por estrelas monstruosas. Até agora, o ambiente estelar nas proximidades mais conhecido que contém estrelas massivas é a região de nascimentos na nebulosa de Orion. No entanto, Westerlund 2 é um alvo mais rico devido à sua maior população estelar.
“Westerlund 2 nos fornece estatísticas muito melhores sobre como a massa afeta a evolução das estrelas, com que rapidez elas evoluem, e vemos a evolução dos discos estelares e a importância do feedback estelar na modificação das propriedades desses sistemas”, disse Sabbi. “Podemos usar todas essas informações para informar modelos de formação de planetas e evolução estelar”.
Este cluster também será um excelente alvo para observações de acompanhamento com o próximo Telescópio Espacial James Webb da NASA / ESA / CSA, um observatório de infravermelho. O Hubble ajudou os astrônomos a identificar as estrelas que possuem possíveis estruturas planetárias. Com o telescópio Webb, os pesquisadores poderão estudar quais discos em torno das estrelas não estão acumulando material e quais ainda possuem material que pode se transformar em planetas. Webb também estudará a química dos discos em diferentes fases evolutivas e observará como eles mudam, para ajudar os astrônomos a determinar qual papel o ambiente desempenha em sua evolução.
“Uma conclusão importante deste trabalho é que a poderosa radiação ultravioleta de estrelas massivas altera os discos em torno das estrelas vizinhas”, disse Lennon. “Se isso for confirmado com medições do Telescópio Espacial James Webb, esse resultado também pode explicar por que os sistemas planetários são raros em antigos aglomerados globulares maciços”.
Publicado em 30/05/2020 21h03
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