Encontrado cemitério de estrelas mortas da Via Láctea

O primeiro mapa do “submundo galáctico” – um mapa dos cadáveres de sóis massivos que, desde então, desmoronaram em buracos negros e estrelas de nêutrons – revelou um cemitério que se estende três vezes a altura da Via Láctea, e que quase um terço dos objetos foram lançados para fora da galáxia completamente.

Ponto de nuvens de cima para baixo e vista lateral do submundo galáctico da Via Láctea. Crédito: Universidade de Sydney

“Esses remanescentes compactos de estrelas mortas mostram uma distribuição e estrutura fundamentalmente diferentes da galáxia visível”, disse David Sweeney, Ph.D. estudante do Instituto de Astronomia de Sydney da Universidade de Sydney e principal autor do artigo na última edição da Avisos mensais da Royal Astronomical Society. A ‘altura’ do submundo galáctico é três vezes maior na própria Via Láctea”, acrescentou. “E incríveis 30% dos objetos foram completamente ejetados da galáxia.”

Estrelas de nêutrons e buracos negros são formados quando estrelas massivas – mais de oito vezes maiores que o nosso Sol – esgotam seu combustível e de repente entram em colapso. Isso desencadeia uma reação descontrolada que explode as porções externas da estrela em uma explosão de supernova titânica, enquanto o núcleo continua se comprimindo até que – dependendo de sua massa inicial – se torne uma estrela de nêutrons ou um buraco negro.

Nas estrelas de nêutrons, o núcleo é tão denso que elétrons e prótons são forçados a se combinar no nível subatômico em nêutrons, comprimindo sua massa total em uma esfera menor que uma cidade. Se a massa da estrela original for maior que 25 vezes a do nosso sol, esse colapso impulsionado pela gravidade continua, até que o núcleo seja tão denso que nem mesmo a luz possa escapar. Ambos os tipos de cadáveres estelares distorcem o espaço, o tempo e a matéria ao seu redor.

Imagem de nuvem de ponto de uma Via Láctea, visão de cima para baixo e lateral. Crédito: Universidade de Sydney

Embora bilhões devam ter sido formados desde que a galáxia era jovem, essas carcaças exóticas foram lançadas na escuridão do espaço interestelar pela supernova que as criou e, portanto, escaparam da visão e do conhecimento dos astrônomos – até agora.

Ao recriar cuidadosamente o ciclo de vida completo das antigas estrelas mortas, os pesquisadores construíram o primeiro mapa detalhado mostrando onde estão seus cadáveres.

“Um dos problemas para encontrar esses objetos antigos é que, até agora, não tínhamos ideia de onde procurar”, disse Peter Tuthill, professor do Instituto de Astronomia de Sydney, coautor do artigo. “As estrelas de nêutrons mais antigas e os buracos negros foram criados quando a galáxia era mais jovem e com formas diferentes, e depois submetidas a mudanças complexas que abrangem bilhões de anos. Tem sido uma tarefa importante modelar tudo isso para encontrá-los.”

Estrelas de nêutrons e buracos negros recém-formados estão em conformidade com a galáxia de hoje, então os astrônomos sabem onde procurar. Mas as estrelas de nêutrons mais antigas e os buracos negros são como fantasmas que ainda assombram uma casa demolida há muito tempo, então são mais difíceis de encontrar.

“Foi como tentar encontrar o cemitério do mítico elefante”, disse o professor Tuthill, referindo-se a um lugar onde, segundo a lenda, elefantes velhos vão morrer sozinhos, longe de seu grupo. “Os ossos dessas raras estrelas massivas tinham que estar lá fora, mas pareciam envoltos em mistério.”

Cor de cima para baixo e vista lateral da galáxia via láctea visível. Crédito: Universidade de Sydney

Sweeney acrescentou que “o problema mais difícil que tive que resolver na busca de sua verdadeira distribuição foi explicar os ‘chutes’ que eles recebem nos momentos violentos de sua criação. Explosões de supernovas são assimétricas e os remanescentes são ejetados em alta velocidade – a milhões de quilômetros por hora – e, pior ainda, isso acontece em uma direção desconhecida e aleatória para cada objeto.”

Mas nada no universo fica parado por muito tempo, então mesmo conhecer as prováveis ​​magnitudes dos chutes explosivos não foi suficiente: os pesquisadores tiveram que mergulhar nas profundezas do tempo cósmico e reconstruir como eles se comportaram ao longo de bilhões de anos.

“É um pouco como na sinuca”, disse Sweeney. “Se você sabe em que direção a bola é rebatida e com que força, então você pode descobrir onde ela vai parar. Mas no espaço, os objetos e as velocidades são muito maiores. Além disso, a mesa não é plana, então os restos estelares ir em órbitas complexas rosqueando através da galáxia.”

“Finalmente, ao contrário de uma mesa de sinuca, não há atrito – então eles nunca diminuem a velocidade. Quase todos os restos já formados ainda estão lá fora, deslizando como fantasmas pelo espaço interestelar.”

Os intrincados modelos que eles construíram – juntamente com o pesquisador da Universidade de Sydney Dr. Sanjib Sharma e Dr. Ryosuke Hirai da Universidade Monash – codificaram onde as estrelas nasceram, onde encontraram seu fim ardente e sua eventual dispersão à medida que a galáxia evoluiu.

Cor de cima para baixo e vista lateral do submundo galáctico da Via Láctea. Crédito: Universidade de Sydney

O resultado final é um mapa de distribuição da necrópole estelar da Via Láctea.

“Foi um choque”, disse o Dr. Sharma. “Trabalho todos os dias com imagens da galáxia visível que conhecemos hoje e esperava que o submundo galáctico fosse sutilmente diferente, mas semelhante em traços gerais. Não esperava uma mudança tão radical na forma.”

Nos mapas gerados, os característicos braços espirais da Via Láctea desaparecem na versão do ‘submundo galáctico’. Estes são totalmente desbotados por causa da idade da maioria dos remanescentes e dos efeitos desfocados dos chutes energéticos das supernovas que os criaram.

Ainda mais intrigante, a vista lateral mostra que o submundo galáctico é muito mais “inchado” do que a Via Láctea – resultado da energia cinética injetada por supernovas elevando-as em um halo ao redor da Via Láctea visível.

“Talvez a descoberta mais surpreendente de nosso estudo seja que os chutes são tão fortes que a Via Láctea perderá completamente alguns desses remanescentes”, disse o Dr. Hirai. “Elas são chutadas com tanta força que cerca de 30% das estrelas de nêutrons são lançadas no espaço intergaláctico, para nunca mais voltar.”

Vista dividida da galáxia via láctea visível contra seu submundo galáctico. Crédito: Universidade de Sydney

Tuthill acrescentou que “para mim, uma das coisas mais legais que encontramos neste trabalho é que mesmo a vizinhança estelar local ao redor do nosso sol provavelmente terá esses visitantes fantasmagóricos passando. Estatisticamente, nosso remanescente mais próximo deve estar a apenas 65 anos-luz de distância: mais ou menos em nosso quintal, em termos galácticos.”

“A parte mais emocionante desta pesquisa ainda está à nossa frente”, disse Sweeney. “Agora que sabemos onde procurar, estamos desenvolvendo tecnologias para caçá-los. Aposto que o ‘submundo galáctico’ não permanecerá envolto em mistério por muito mais tempo.”

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Fonte: phys.org