Estudando a história da formação de estrelas

As galáxias formam estrelas de forma constante ou em explosões repentinas? Em um novo artigo, os pesquisadores estudam a luz estelar de centenas de galáxias para desvendar suas histórias de formação estelar.

Os arredores desta galáxia, NGC 4485, brilham com luz vermelho-rosada de aglomerados estelares jovens. [NASA e ESA; Agradecimentos: T. Roberts (Universidade de Durham, Reino Unido), D. Calzetti (Universidade de Massachusetts) e a Equipe LEGUS, R. Tully (Universidade do Havaí) e R. Chandar (Universidade de Toledo)]

À Luz das Novas Estrelas

À medida que novas estrelas se formam, elas aquecem e perturbam seus arredores. Esse processo de feedback, que também inclui coisas como supernovas e jatos de buracos negros supermassivos em acreção, pode moderar a taxa com que uma galáxia forma novas estrelas. Como resultado, a formação estelar às vezes acontece aos trancos e barrancos. Mas como podemos saber se uma galáxia experimentou uma formação estelar suave ou repentina?

Quando observamos uma galáxia, vemos a luz combinada de bilhões de estrelas. Ao estudar certos comprimentos de onda de luz, podemos rastrear a linha do tempo sobre a qual algumas das estrelas dessa galáxia se formaram. Especificamente, estrelas O e B ultraquentes ionizam bolhas de gás hidrogênio ao seu redor, fazendo com que o gás brilhe vermelho.

Essa emissão de H-alfa vermelho diminui apenas 5 milhões de anos após o início da formação estelar, então detectar a emissão de H-alfa de uma galáxia nos leva a uma formação estelar recente. Estrelas B e estrelas A ligeiramente mais frias, por outro lado, emitem luz ultravioleta de forma constante por cerca de 200 milhões de anos. Ao medir a luz ultravioleta e H-alfa de uma galáxia, podemos estudar a formação estelar da galáxia nos últimos 200 milhões de anos.

Estudando a História da Formação Estelar

Vihang Mehta (IPAC-Caltech) e colaboradores determinaram as histórias recentes de formação estelar de 979 galáxias usando imagens ultravioletas e espectros infravermelhos do Telescópio Espacial Hubble. Esses conjuntos de dados permitiram determinar a emissão ultravioleta de estrelas B e A mais frias e a emissão H-alfa de gás ionizado ao redor de estrelas O e B quentes. (As galáxias na amostra estão em redshifts entre 0,7 e 1,5, então sua emissão H-alfa vermelha se deslocou para o infravermelho.)

Usando esses dados, a equipe de Mehta calculou a proporção de emissão ultravioleta para H-alfa para cada galáxia. Para interpretar os resultados, a equipe modelou como a formação estelar constante e "explosiva" impacta a proporção. No caso da formação estelar constante, a razão aumenta lentamente para um valor constante. Para uma explosão de formação estelar, a razão salta para valores altos antes de diminuir para um valor constante.

Suave vs. Bursty

Ao empilhar as imagens da galáxia e calculá-las em média, a equipe rastreou a importância relativa da formação estelar estável e explosiva em função da distância do centro galáctico.

A formação estelar estourada parece ser mais importante nos arredores dessas galáxias do que em seus centros. Dividindo as galáxias em grupos por massa, a equipe descobriu que galáxias de massa baixa e intermediária têm formação estelar explosiva por toda parte.

Galáxias de alta massa, por outro lado, parecem ter formação estelar suave em seus centros e formação estelar explosiva em suas bordas. Analisando tendências localizadas, a equipe também descobriu que regiões onde as estrelas são relativamente esparsas tendem a ter formação estelar explosiva, independentemente da massa total da galáxia.

As tendências descobertas neste estudo ajudarão a restringir nossos modelos de formação estelar. E, como sempre, os dados do JWST podem ajudar a empurrar essa investigação para redshifts mais altos, mesmo desde o meio-dia cósmico – quando a formação estelar do nosso universo estava em seu auge.

Fonte: aasnova.org