Webb e Hubble revelam a história de um vestígio da formação da Via Láctea.

 Uma nova pesquisa mostra que Terzan 5 contém quatro gerações distintas de estrelas, confirmando-o como o protótipo de um "fragmento fóssil do bojo". 

Novas observações do Webb, combinadas com várias observações do Hubble, comprovam que Terzan 5 é um sistema estelar autónomo e auto-enriquecedor que contém até quatro populações estelares distintas. Este sistema orbita no interior do bojo central da nossa Galáxia, a Via Láctea. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, Giorgia Zullo (Universidade de Bolonha), Francesco Ferraro (Universidade de Bolonha); processamento de imagem - Alyssa Pagan (STScI)

Pesquisadores confirmaram a existência de uma nova classe de objetos em nossa galáxia, a Via Láctea: sobreviventes chamados de "fragmentos fósseis do bojo". Terzan 5 é o protótipo desses remanescentes da formação inicial da nossa galáxia. Bilhões de anos atrás, aglomerados primordiais semelhantes se espalharam e se fundiram para formar o bojo da Via Láctea, mas Terzan 5 permaneceu intacto até os dias atuais. Um novo estudo que combinou observações recentes do Telescópio Espacial James Webb (NASA/ESA/CSA) com dados coletados ao longo de 12 anos pelo Telescópio Espacial Hubble (NASA/ESA) demonstrou definitivamente que Terzan 5 passou por até quatro episódios distintos de formação estelar, confirmando que não se trata de um verdadeiro aglomerado globular. Em vez disso, é algo muito mais peculiar e raro.

Pesquisadores usando dois dos observatórios mais poderosos da humanidade — os telescópios espaciais James Webb (NASA/ESA/CSA) e Hubble (NASA/ESA) — demonstraram definitivamente que Terzan 5 não é um aglomerado globular como era classificado anteriormente, oferecendo novas perspectivas sobre como galáxias como a nossa se formam e evoluem ao longo do tempo. Um aglomerado globular normalmente possui apenas uma população estelar antiga.

Os novos dados não apenas confirmam a existência de duas populações distintas de estrelas em Terzan 5, mas também fornecem evidências de duas rodadas mais recentes de formação estelar. Embora localizado no bojo denso da Via Láctea, a região central esférica de estrelas mais antigas da nossa galáxia, Terzan 5 era massivo o suficiente para manter sua identidade separada enquanto sistemas mais leves se espalhavam e se misturavam para formar o bojo bilhões de anos atrás. É como um pedaço de massa em uma massa de bolo bem misturada.

“As novas observações no infravermelho próximo feitas pelo Webb, comparadas com as observações de arquivo do Hubble, nos deram uma visão muito mais clara da história de Terzan 5”, disse Giorgia Zullo, que liderou a pesquisa e é doutoranda na Universidade de Bolonha, na Itália.

Esses resultados foram apresentados em uma coletiva de imprensa na terça-feira, durante a 248ª reunião da Sociedade Astronômica Americana, e foram publicados na revista Astronomy & Astrophysics.

Quatro gerações de estrelas

Descoberto em 1968 pelo astrônomo Azop Terzan, o Terzan 5 se assemelha a um aglomerado globular em muitos aspectos. No entanto, em 2009, descobriu-se que esse sistema abriga duas populações distintas de estrelas. Em 2016, o Hubble forneceu a primeira estimativa de suas idades, mostrando que uma se formou há aproximadamente 12 bilhões de anos (enquanto a própria Via Láctea estava se formando) e a outra há cerca de 5 bilhões de anos, pouco antes da formação da Terra. Isso apontou para uma história mais complexa do que a de um aglomerado globular típico.

Estudar Terzan 5 é complicado devido à sua localização em uma região da nossa galáxia repleta de estrelas e fortemente obscurecida por poeira. É aí que o Webb entra em cena. Sua visão infravermelha permitiu que a equipe de pesquisa penetrasse a poeira e catalogasse muito mais estrelas, inclusive estrelas mais tênues, do que em trabalhos anteriores. Ao medir as cores e o brilho das estrelas, os astrônomos podem classificá-las em populações de diferentes idades e composições químicas.

Webb conseguiu medir essas propriedades essenciais para cada estrela dentro do campo de visão no céu — tanto as estrelas de Terzan 5 quanto as estrelas de primeiro plano não relacionadas. Para isolar as estrelas de Terzan 5, a equipe contou com o poder e a longevidade do Hubble. O intervalo de 12 anos entre as exposições do Hubble permitiu que a equipe medisse movimentos muito pequenos de estrelas individuais, conhecidos como movimentos próprios, para determinar quais estrelas pertencem a Terzan 5 e quais fazem parte do bojo da Via Láctea.

Combinando dados do Webb e do Hubble, os pesquisadores encontraram fortes evidências da existência de mais duas populações estelares: uma formada há 3,8 bilhões de anos e outra há apenas 2,5 bilhões de anos. Eles também conseguiram determinar as idades das populações estelares já conhecidas com uma precisão sem precedentes, descobrindo que elas se formaram há 12,5 bilhões e 4,7 bilhões de anos.

Com as duas gerações de estrelas conhecidas anteriormente, os astrônomos não podiam descartar a possibilidade de que Terzan 5 tivesse interagido com outro objeto, como um aglomerado globular ou uma nuvem molecular gigante, enriquecendo-se com novo gás e poeira que desencadearam uma segunda rodada de formação estelar. Com quatro gerações estelares, essas explicações foram descartadas.

Medições da composição estelar das populações de Terzan 5, feitas no Observatório WM Keck e no Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul, também apontam para populações muito distintas. "Juntamente com as idades dessas populações, o aglomerado preserva um registro fóssil de enriquecimento progressivo de elementos pesados ​​por supernovas", disse o coautor R. Michael Rich, astrônomo pesquisador da Universidade da Califórnia, Los Angeles.

Terzan 5 formou múltiplas gerações de estrelas porque foi capaz de reter as matérias-primas necessárias. Há evidências de poderosas explosões de supernova em Terzan 5 que forjaram elementos mais pesados, os quais foram absorvidos por gerações subsequentes de estrelas. Em sistemas com massa menor, a força das próprias explosões poderia ter ejetado os elementos resultantes, além de varrer o gás e a poeira remanescentes. O progenitor de Terzan 5 tinha massa suficiente para reter as ejeções dessas estrelas, permitindo que novas gerações de estrelas se formassem ao longo de bilhões de anos.

'Fragmento fóssil de protuberância'

Os resultados mostram que Terzan 5 é provavelmente o remanescente de um sistema estelar muito mais massivo que se formou inicialmente há 12,5 bilhões de anos. Terzan 5 é extraordinário porque sobreviveu — e nunca se fundiu ou se "misturou" completamente com o bojo da Via Láctea. "Por algum motivo, esse aglomerado peculiar de estrelas se formou separadamente do bojo e não foi destruído quando o próprio bojo se formou", disse Francesco R. Ferraro, professor da Universidade de Bolonha e investigador principal das observações do Webb. "Terzan 5 é o que agora chamamos de fragmento fóssil do bojo, porque se assemelha aos aglomerados primordiais que contribuíram para a formação do bojo."

Até o momento, existe apenas um outro objeto cósmico conhecido semelhante a Terzan 5. Liller 1 foi o segundo a ser reclassificado de aglomerado globular para fragmento fóssil do bojo estelar. Ele também contém múltiplas gerações de estrelas. Pode haver mais objetos como ele. Entre 40 e 50 aglomerados globulares adicionais que orbitam dentro do bojo serão examinados pela equipe de Ferraro para determinar se suas populações estelares são todas iguais, como nos aglomerados globulares, ou se possuem várias gerações, como nos fragmentos fósseis do bojo estelar.

Possíveis paralelos para a formação de galáxias próximas e distantes.

Em última análise, esta pesquisa pode aprimorar nosso conhecimento sobre como os bojos centrais das galáxias se formam ao longo de centenas de milhões de anos. “Com base em observações e simulações detalhadas, acreditamos que as galáxias no início do Universo possuíam enormes discos de gás que se fragmentaram em aglomerados e formaram estrelas. Esses aglomerados migraram para o centro das galáxias e muitos se fundiram para formar seus bojos”, disse Barbara Lanzoni, coautora e professora associada da Universidade de Bolonha.

Por exemplo, o Webb revelou diversos exemplos de galáxias “aglomeradas” que estavam se formando ativamente quando o Universo tinha apenas algumas centenas de milhões de anos, como os aglomerados na galáxia Firefly Sparkle . “Terzan 5 pode fornecer evidências diretas que podem ajudar a explicar como os bojos se formaram em galáxias por todo o Universo”, disse Lanzoni.

Esawebb.org