Astrônomos encontram fronteira final da formação de estrelas na Via Láctea

Arqueologia galáctica

Astrônomos descobriram a fronteira do disco de formação estelar da nossa galáxia, mostrando que a maior parte das estrelas da Via Láctea nasce dentro de um raio de 40 mil anos-luz do centro galáctico. Além dessa fronteira, a formação de novas estrelas cai drasticamente. 

Crescimento de dentro para fora e migração estelar na Via Láctea: Dentro do disco de formação estelar (aproximadamente 12 kpc), o gás frio alimenta a formação estelar contínua, produzindo estrelas jovens. Além desse raio, a formação estelar diminui drasticamente. [Imagem: Joseph Caruana/University of Malta]

A descoberta, que resolve uma questão antiga da arqueologia galáctica, foi possível ao combinar idades de estrelas gigantes com simulações computacionais avançadas, uma abordagem inédita que revelou um padrão em formato de "U" na distribuição das estrelas por idade.

Por décadas, definir onde termina o disco da Via Láctea foi um desafio porque ele não tem uma borda nítida, mas sim um desaparecimento gradual. Mas já sabíamos que as galáxias não formam estrelas de maneira uniforme: O processo começa nas regiões centrais densas e se expande lentamente para fora ao longo de bilhões de anos, um fenômeno chamado de crescimento "de dentro para fora".

Isso significa que, em média, estrelas mais distantes do centro tendem a ser mais jovens. E inicialmente os astrônomos observaram exatamente esse padrão. No entanto, ao atingir cerca de 35 a 40 mil anos-luz do centro galáctico, a tendência se inverte: As estrelas voltam a ficar mais velhas à medida que a distância aumenta, criando um característico vale em forma de U no gráfico de idade versus distância.

Comparando essa assinatura com simulações de última geração, a equipe demonstrou que o ponto de idade mínima coincide com uma queda acentuada na eficiência de formação de estrelas, confirmando que ali se encontra a verdadeira fronteira do disco formador de estrelas da Via Láctea, a cerca de 40 mil anos-luz do centro.

"Em astrofísica, usamos simulações executadas em supercomputadores como ferramenta para identificar os mecanismos físicos responsáveis pela criação das características que observamos em galáxias, como a Via Láctea. Em nosso estudo atual, por exemplo, essas simulações nos ajudaram a demonstrar como a migração estelar molda o perfil de idade estelar das galáxias, permitindo-nos identificar a borda do disco de formação estelar da nossa galáxia," disse o astrônomo brasileiro João Amarante, atualmente na Universidade Jiao Tong de Xangai, na China.

Migração radial

Mas, se a formação de estrelas cai drasticamente nessa fronteira, por que existem estrelas além dela? 

A resposta é um processo chamado migração radial: Estrelas podem "pegar carona" nas ondas espirais que varrem a galáxia, sendo gradualmente transportadas para fora de seus locais de nascimento. Como a migração é lenta e aleatória, as estrelas mais distantes são justamente as mais velhas e, mais importante, elas movem-se em órbitas quase circulares, o que descarta a hipótese de terem sido ejetadas por colisões com outras galáxias. Sua presença no disco externo é o resultado silencioso e acumulado da própria dinâmica interna da Via Láctea, dizem os astrônomos.

Mas o mecanismo exato que faz a formação estelar cair drasticamente nesse raio específico ainda é incerto. Os principais suspeitos são a barra central da galáxia, cuja influência gravitacional pode fazer o gás se acumular em certos raios, ou a curvatura externa do disco galáctico, que pode interromper a formação de estrelas.

Novos levantamentos futuros trarão dados mais detalhados para refinar essas medições e identificar os processos físicos responsáveis, mas esta pesquisa já demonstra como as idades estelares - antes difíceis de medir com precisão - se tornaram uma ferramenta para a arqueologia galáctica, permitindo traçar como a Via Láctea se estruturou e evoluiu ao longo de bilhões de anos.

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