JWST desvenda as estrelas mais pequenas da nossa Galáxia e ajuda a resolver mistério dos enxames

Utilizando observações do Telescópio Espacial James Webb (JWST), uma equipe internacional de astrónomos liderada por Tuila Ziliotto, estudante de doutoramento na Universidade de Pádua, analisou as estrelas mais pequenas do antigo enxame globular M92.

Imagem do enxame globular Messier 92 (M92) captada pelo instrumento NIRCam do Telescópio Espacial James Webb. A faixa preta no centro é o resultado da separação entre os dois detetores de longo comprimento de onda do NIRCam.Cobre o centro denso do enxame, que é demasiado brilhante para ser captado ao mesmo tempo que os arredores mais fracos e menos densos do enxame. A imagem abrange cerca de 5 minutos de arco (39 anos-luz). Crédito: NASA, ESA, CSA, Alyssa Pagan (STScI) 

Como blocos de construção das galáxias, os enxames de estrelas desempenham um papel fundamental na sua formação e evolução, mas muito sobre a sua origem permanece envolto em mistério. Uma descoberta intrigante foi a existência de diferentes grupos de estrelas com diferentes composições químicas dentro do mesmo enxame. A origem deste fenómeno representa um dos maiores problemas em aberto na astrofísica estelar, e as estrelas de massa muito baixa são uma das chaves para resolver este enigma.

No passado, os astrónomos pensavam que todos os enxames estelares eram compostos apenas por uma população estelar simples: todas as estrelas dos enxames eram formadas simultaneamente a partir da mesma nuvem molecular, com a mesma composição química. Atualmente, sabemos que o quadro geral é muito mais complexo: quase todos os enxames apresentam variações na composição química.

Os astrónomos desenvolveram várias hipóteses para tentar explicar este fenómeno intrigante, que podem ser categorizadas em dois grupos concorrentes. O primeiro, conhecido como o cenário multigeracional, sugere que os enxames sofreram explosões sucessivas de formação estelar. As primeiras estrelas formadas no interior do enxame libertariam material para o gás circundante. Este gás enriquecido entraria em colapso, formando novas gerações de estrelas, que apresentariam as variações químicas em relação à primeira geração que observamos atualmente.

O segundo cenário propõe uma única geração de estrelas no interior do enxame, atribuindo as variações químicas observadas à acreção de material ejetado por estrelas mais massivas sobre as estrelas do enxame. De acordo com esta hipótese, a quantidade de material acretado é proporcional à massa da estrela, com as estrelas de maior massa a acrescentarem mais material do que as suas congéneres de menor massa devido à influência da gravidade.

Consequentemente, as variações químicas que observamos atualmente entre as estrelas apresentariam padrões distintos entre as estrelas de baixa e alta massa, de acordo com este cenário. O problema é que, antes do JWST, devido a limitações instrumentais, a maioria dos estudos de enxames de estrelas centrava-se nas estrelas mais massivas.

Agora, com o JWST, estamos a conseguir estudar com grande precisão as estrelas menos massivas da nossa Galáxia, até ao limite da queima de hidrogénio, que marca a fronteira entre as estrelas e as anãs castanhas", diz Tuila Ziliotto, que liderou o estudo publicado na revista The Astrophysical Journal. "Desta forma, podemos medir as variações químicas das estrelas de baixa massa e compará-las com as das estrelas de alta massa para determinar qual o cenário correto", conclui.

A equipa de astrónomos utilizou observações feitas com filtros fotométricos do instrumento NIRCam (Near Infrared Camera) do JWST para medir as variações de oxigénio e hélio entre as estrelas de baixa massa de M92. "Estas estrelas muito pequenas têm superfícies suficientemente frias para albergarem vapor de água nas suas atmosferas.

Nestas estrelas, a maior parte do oxigénio está presente nas moléculas de água. É por isso que utilizamos os filtros infravermelhos do JWST, que são muito sensíveis às moléculas de água, para inferir o conteúdo de oxigénio destas estrelas", explica Anjana Mohandasan, estudante de doutoramento em Pádua, coautora do trabalho.

"As variações químicas entre as estrelas de massa muito baixa de M92 alinham-se com as encontradas nas estrelas gigantes", conclui Ziliotto. Esta descoberta representa um desafio significativo para os cenários de acreção e apoia as hipóteses que defendem múltiplos episódios de formação estelar no interior do enxame, marcando um passo em frente na nossa compreensão dos intrincados processos de formação dos enxames estelares.

Fonte: Astronomia OnLine