doi.org/10.3847/1538-4365/acfee5
Credibilidade: 989
#Aglomerados
Uma equipe de investigadores lançou em conjunto o projeto ALMA Survey of Star training and Evolution of Massive Protoclusters with Blue-profiles (ASSEMBLE). Eles revelaram o crescimento em massa e densidade dos membros do cluster, juntamente com o aumento da proximidade e segregação de massa à medida que os clusters evoluem, e propuseram um cenário abrangente de formação e evolução para esses protoaglomerados massivos.
Suas descobertas foram publicadas na The Astrophysical Journal Supplement Series.
Compreender a montagem em massa, incluindo os processos de fragmentação e acréscimo, é um desafio devido à natureza dependente do tempo e, portanto, dinâmica desses processos. As observações oferecem apenas uma série de instantâneos de toda a vida de protoaglomerados massivos. As previsões de modelos teóricos e simulações numéricas com observações de aglomerados massivos em uma ampla gama de estágios evolutivos foram comparadas. A pesquisa focada em casos ou estágios específicos ofereceu insights valiosos.
O novo estudo foi conduzido por cientistas do Observatório Astronômico de Xangai da Academia Chinesa de Ciências (CAS), do Observatório Astronômico Nacional do CAS, da Universidade de Pequim, da Universidade de Yunnan, da Universidade de Guangzhou e de outras instituições.
O ASSEMBLE utilizou o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array para observar 11 regiões massivas de formação de estrelas com uma integração profunda e um grande mosaico. Onze aglomerados maciços com regiões HII ultracompactas (UC) serviram como amostra piloto. Pensa-se que estes aglomerados albergam protoaglomerados massivos numa fase tardia, como versões evoluídas de 12 aglomerados escuros infravermelhos massivos e sem estrelas noutro projeto chamado ALMA Survey of 70-um Dark High-mass Clumps in Early Stages (ASHES).
“Estamos entusiasmados por encontrar resolução angular, sensibilidade e campo de visão altamente consistentes entre duas pesquisas, o que é o melhor para estudos comparativos”, disse Xu Fengwei, o primeiro autor do artigo.
A equipe ASSEMBLE fez um censo de 248 núcleos densos nos 11 protoclusters e descobriu que os protoclusters ASSEMBLE em estágio final mostram um incremento sistemático na massa do núcleo denso e na densidade da superfície em comparação com os protoclusters ASHES em estágio inicial. A equipe também encontrou uma correlação clara na amostra ASSEMBLE, entre a massa do aglomerado e a massa central mais massiva, mas não observada na amostra ASHES, o que indica uma co-evolução regulada pelo acréscimo contínuo de massa do aglomerado até a escala central.
Além disso, a equipe ASSEMBLE descobriu que os núcleos densos nos protoclusters ASSEMBLE exibem uma proximidade significativamente mais próxima em comparação com aqueles nos protoclusters ASHES.
Esta descoberta alinha-se com as previsões de um modelo dinâmico teórico onde núcleos densos são impulsionados para dentro pelo potencial gravitacional do aglomerado massivo original.
“Esse modelo antecipa um rápido acréscimo de massa na escala de aglomerados, exatamente como visto em nossa pesquisa de linha APEX HCN (4-3) e CO (4-3)”, disse Liu Tie do Observatório Astronômico de Xangai.
Em aglomerados estelares, as estrelas trocam frequentemente energia cinética através de interações binárias, levando a uma distribuição igualitária desta energia. Como resultado, estrelas de massa maior perdem energia e afundam em direção ao centro do aglomerado, enquanto estrelas de massa menor, ganhando energia, são distribuídas mais na periferia.
Este fenômeno é conhecido como segregação em massa. Persiste o debate sobre se a segregação em massa é puramente um efeito dinâmico ou se é herdada dos protoaglomerados primordiais. Apenas um número limitado de equipes de pesquisa buscou a chamada “segregação primordial em massa”.
Recentemente, a equipe ASHES não relatou nenhuma segregação de massa primordial discernível no estágio inicial da formação de aglomerados estelares massivos. No entanto, relatou que um número significativo de protoaglomerados ASSEMBLE exibe segregação de massa evidente.
O mais interessante é que tal evolução dinâmica da segregação de massa, observada tanto pelo ASHES quanto pelo ASSEMBLE, não pode ser explicada por um efeito dinâmico puro, uma vez que a escala de tempo de relaxamento dinâmico do sistema é muito maior que a vida útil desses protoaglomerados.
Em contraste, a segregação de massa observada alinha-se bem com o modelo de “acréscimo competitivo”, onde os núcleos tendem a acumular mais massa dentro de potenciais gravitacionais mais profundos.
“A segregação de massa primordial observada lança luz sobre o problema da segregação de massa em aglomerados estelares e também muda a visão tradicional da origem da segregação de massa”, disse Xu.
Com base nas descobertas acima, a equipe ASSEMBLE propôs uma perspectiva dinâmica abrangente sobre a evolução massiva de protoaglomerados. No estágio inicial, o protoaglomerado origina-se da fragmentação térmica de Jeans, com ampla separação e sem segregação de massa. Posteriormente, as estruturas filamentares atuam como “correias transportadoras” e facilitam a transferência de massa em direção aos núcleos, por meio dos quais a ligação entre a touceira e o núcleo é gradualmente estabelecida.
Ao mesmo tempo, as protoestrelas se formam a partir de núcleos densos, levando ao aquecimento de gás e poeira, e à transição do aglomerado para o estado infravermelho fraco. Devido aos efeitos do persistente colapso e contração gravitacional global, o protoaglomerado torna-se ainda mais compacto com separações de núcleo mais estreitas e a segregação de massa aumenta no estágio final.
Este estudo oferece uma compreensão mais abrangente da trajetória evolutiva de protoaglomerados massivos. A equipe ASSEMBLE está embarcando em um caminho para capturar cada momento da vida dos protoclusters.
Publicado em 04/02/2024 20h20
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