Definir o fim da Via Láctea tem sido um desafio porque o seu disco não para repentinamente – ele desaparece gradualmente no espaço. Agora, pela primeira vez, uma equipa internacional de astrónomos determinou os limites do disco de formação estelar da Via Láctea, examinando as idades das estrelas. As suas descobertas sugerem que a maior parte da formação estelar na Via Láctea ocorre a cerca de 40.000 anos-luz do centro galáctico.
Para chegar a esta conclusão, os investigadores combinaram medições das idades de estrelas gigantes brilhantes com simulações avançadas da evolução das galáxias. Este método revelou um padrão distinto em “forma de U” na distribuição de idade das estrelas, que marca o limite exterior da formação estelar ativa na nossa galáxia.
“A extensão do disco de formação estelar da Via Láctea tem sido uma questão em aberto na arqueologia galáctica; ao mapear como as idades estelares variam no disco, temos agora uma resposta quantitativa clara,” disse o autor principal do artigo, Dr. Carl Fitney, agora na Universidade de Insubria.
O crescimento de dentro para fora molda a galáxia
As galáxias não formam estrelas uniformemente em seus discos. Em vez disso, eles crescem para fora do centro. A formação estelar começa numa região central densa e espalha-se lentamente ao longo de milhares de milhões de anos, um processo conhecido como crescimento “de dentro para fora”. Portanto, as estrelas mais distantes do centro são geralmente mais jovens porque estas regiões exteriores só recentemente começaram a formar estrelas.
A Via Láctea segue esse padrão até certo ponto. O estudo mostra que, como esperado, a idade estelar diminui com o aumento da distância do centro. No entanto, a cerca de 35.000 a 40.000 anos-luz do centro da Via Láctea, esta tendência inverte-se. Fora desta região, à medida que a distância aumenta, a estrela envelhece novamente, formando um perfil de idade característico em forma de U.
Ao comparar este modelo com simulações detalhadas de galáxias, os investigadores determinaram que o ponto em que as estrelas atingem as suas idades mais jovens corresponde a uma queda acentuada na eficiência da formação estelar. Isto confirma que é o verdadeiro limite do disco de formação estelar da Via Láctea. O professor Joseph Caruana, coautor e diretor do projeto na Universidade de Malta, comentou: “Os dados agora disponíveis tornam as idades estelares cada vez mais precisas uma ferramenta poderosa para descodificar a história da Via Láctea, inaugurando uma nova era de descoberta da nossa galáxia natal.”
Por que as estrelas existem além do limite da formação estelar
Se a formação estelar diminuir acentuadamente nesta fronteira, isso levanta uma questão óbvia. Por que existem estrelas lá fora?
A resposta reside num processo chamado “migração radial” – as estrelas movem-se gradualmente para fora do seu local de nascimento, interagindo com ondas espirais na Via Láctea. Tal como um surfista a surfar uma onda, uma estrela pode ganhar impulso a partir dos seus braços espirais e deslocar-se para distâncias maiores ao longo do tempo.
Além da borda, a maioria das estrelas não é formada localmente. Em vez disso, eles migram lentamente para fora. Como esse processo é gradual e aleatório, as estrelas demoram mais para atingir distâncias maiores. Isto explica por que as estrelas mais distantes além da fronteira tendem a ser as mais antigas.
É importante ressaltar que essas estrelas seguem órbitas quase circulares. Isto exclui a ideia de que tenham sido ejectados em colisões com outras galáxias. A sua presença no disco exterior reflete a influência estabilizadora da dinâmica interna da galáxia. O professor Victor P. Debattista, co-autor e co-orientador do estudo na Universidade de Lancashire, explicou: “Um ponto chave sobre as estrelas no disco exterior é que elas estão em órbitas quase circulares, o que significa que devem ter-se formado no disco. Estas estrelas não são estrelas espalhadas em grandes raios pela queda de galáxias satélites.”
Mapeie a Via Láctea usando dados estelares
Para descobrir esta fronteira, a equipa analisou mais de 100.000 estrelas gigantes. Utilizaram dados espectroscópicos dos rastreios LAMOST e APOGEE, bem como medições precisas do satélite Gaia, que mapeou as estrelas da Via Láctea com um detalhe sem precedentes.
Ao focarem-se especificamente nas estrelas que orbitam dentro do disco principal da Via Láctea, os investigadores conseguiram isolar assinaturas de crescimento de dentro para fora. Isto permitiu-lhes separá-lo de outros processos que poderiam influenciar o movimento e a distribuição das estrelas. O co-autor, Professor Laurent Eyer, da Universidade de Genebra, disse: “Gaia está cumprindo sua promessa: ao combinar seus dados com espectroscopia terrestre e simulações de galáxias, permite-nos decifrar a história da formação da Via Láctea.”
A equipe então usou simulações avançadas para confirmar sua explicação. Os modelos mostram que os padrões de idade em forma de U ocorrem naturalmente quando a formação estelar diminui acentuadamente e as estrelas mais velhas migram para fora, reforçando a ideia de que isto marca a verdadeira borda do disco de formação estelar.
“Na astrofísica, usamos simulações executadas em supercomputadores para identificar os mecanismos físicos subjacentes às características que observamos nas galáxias”, explica o co-autor Dr. João AS Amarante da Universidade Jiao Tong de Xangai. Neste estudo, acrescentou, “permitiram-nos mostrar como a migração estelar molda o perfil de idade do disco e determina o fim da região de formação estelar.”
O que controla a fronteira de formação estelar da Via Láctea
Embora a localização da fronteira seja agora clara, a razão pela qual a formação de estrelas diminui a esta distância permanece incerta. Uma possibilidade é a barra central da Via Láctea, cuja gravidade poderia causar o acúmulo de gás em determinados raios. Outra é uma torção nas camadas externas da Via Láctea, onde o disco se curva, potencialmente perturbando as condições necessárias para a formação de estrelas.
Embora a causa exata ainda esteja sob investigação, o estudo confirma que o padrão de idade em forma de U é um indicador confiável do limite de formação estelar da Via Láctea.
Olhando para as descobertas
Os próximos rastreios, como o 4MOST e o WEAVE, fornecerão observações mais detalhadas, ajudando os astrónomos a refinar estas medições e a compreender melhor o que molda a estrutura da Via Láctea.
O estudo também destaca como a medição da idade das estrelas, que já foi um grande desafio, pode tornar-se uma ferramenta poderosa para explorar a história da Via Láctea. Ao acompanhar como as estrelas se formaram e se moveram ao longo de milhares de milhões de anos, os cientistas obtiveram uma compreensão mais clara da formação da Via Láctea.
aspas
“A extensão do disco de formação estelar da Via Láctea tem sido uma questão em aberto na arqueologia galáctica. Ao mapear como as idades estelares variam no disco, temos agora uma resposta quantitativa clara.” — Dr. Karl Fiteni, Universidade de Insubria
“Os dados agora disponíveis tornam as idades estelares cada vez mais precisas numa ferramenta poderosa para descodificar a história da Via Láctea, inaugurando uma nova era de descoberta da nossa galáxia natal.” — Professor Joseph Caruana, Universidade de Malta
“Gaia está a cumprir a sua promessa: ao combinar os seus dados com espectroscopia terrestre e simulações de galáxias, permite-nos decifrar a história da formação da Via Láctea.” – Dr. Laurent Eyer, Universidade de Genebra
“Um ponto chave sobre as estrelas no disco exterior é que as suas órbitas são quase circulares, o que significa que devem ter-se formado no disco. Estas estrelas não são estrelas dispersas em grandes raios por galáxias satélites caídas.” —Professor Victor P. Debattista, Universidade de Lancashire
“Na astrofísica, usamos simulações executadas em supercomputadores como ferramentas para identificar os mecanismos físicos responsáveis pela criação das características que observamos em galáxias como a Via Láctea. No nosso estudo atual, por exemplo, estas simulações ajudam-nos a mostrar como a migração estelar molda o perfil de idade estelar das galáxias, permitindo-nos identificar estrelas galácticas na borda do disco de formação da Universidade de Xangai.” — Dr. João AS Amarante, Universidade de Xangai Jiao Tong University Transportation disk edge. ” ——Dr. João AS Amarante, Universidade de Xangai, Universidade Jiaotong, Universidade Jiaotong
