Uma nova pesquisa oferece insights inovadores sobre a formação e a evolução dinâmica de aglomerados globulares, mostrando múltiplos eventos de formação e movimentos distintos dentro dessas antigas populações de estrelas que informam nossa compreensão dos primeiros dias do universo.
Galeria de imagens dos 16 aglomerados globulares analisados em ordem de diferença nas propriedades cinemáticas observadas entre as múltiplas populações estelares. Crédito: ESA/Hubble – ESO – SDSS
Um estudo publicado hoje (5 de novembro) na Astronomy & Astrophysics marca um grande avanço em nossa compreensão de como múltiplas populações de estrelas se formam e evoluem dentro de aglomerados globulares — grupos esféricos e densamente compactados de estrelas contendo 1–2 milhões de estrelas cada.
Conduzido por pesquisadores do Instituto Nacional de Astrofísica (INAF), da Universidade de Bolonha e da Universidade de Indiana, este estudo pioneiro é o primeiro a analisar a cinemática 3D de múltiplas populações estelares em 16 aglomerados globulares em nossa Galáxia. A pesquisa oferece uma visão detalhada e observacional de como as estrelas se movem dentro desses aglomerados e revela insights sobre sua evolução de longo prazo desde a formação até os dias atuais.
Insights de um estudo abrangente
Emanuele Dalessandro, pesquisador do INAF em Bolonha, autor principal do artigo e coordenador do grupo de trabalho, explica: “Entender os processos físicos por trás da formação e evolução inicial dos aglomerados globulares é uma das questões astrofísicas mais fascinantes e debatidas dos últimos 20–25 anos. Os resultados do nosso estudo fornecem a primeira evidência sólida de que os aglomerados globulares se formaram por meio de múltiplos eventos de formação de estrelas e colocam restrições fundamentais no caminho dinâmico seguido pelos aglomerados ao longo de sua evolução. Esses resultados foram possíveis por uma abordagem multidiagnóstica e pela combinação de observações de última geração e simulações dinâmicas.”
Diferenças cinemáticas e formação de clusters
O estudo destaca que as diferenças cinemáticas entre múltiplas populações são essenciais para entender os mecanismos de formação e evolução dessas estruturas antigas.
Com idades que podem chegar a 12-13 bilhões de anos (datando assim do alvorecer do cosmos), os aglomerados globulares estão entre os primeiros sistemas a se formar no Universo. Eles representam uma população típica de todas as galáxias. Eles são sistemas compactos (com massas de várias centenas de milhares de massas solares e tamanhos de alguns parsecs), e podem ser observados até mesmo em galáxias distantes.
“Sua significância astrofísica é enorme”, diz Dalessandro, “porque eles não apenas nos ajudam a testar modelos cosmológicos da formação do Universo devido à sua idade, mas também fornecem laboratórios naturais para estudar a formação, evolução e enriquecimento químico de galáxias”. Apesar de os aglomerados globulares terem sido estudados por mais de um século, resultados observacionais recentes mostram que nosso conhecimento ainda é amplamente incompleto.
Avanços observacionais e populações estelares
“Resultados obtidos nas últimas duas décadas mostraram inesperadamente que os aglomerados globulares consistem em mais de uma população estelar: uma primordial, com propriedades químicas semelhantes às de outras estrelas da Galáxia, e outra com abundâncias químicas anômalas de elementos leves como hélio, oxigênio, sódio e nitrogênio”, diz Mario Cadelano, pesquisador do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Bolonha e associado do INAF, um dos autores do estudo. “Apesar do grande número de observações e modelos teóricos voltados para a caracterização dessas populações, os mecanismos que regulam sua formação ainda não são compreendidos.”
Análise Cinemática 3D Inovadora
O estudo é baseado na medição de velocidades 3D, ou seja, a combinação de movimentos próprios e velocidades radiais, obtidas com o telescópio Gaia da ESA e com dados de, entre outros, o telescópio VLT do ESO , principalmente como parte do levantamento MIKiS (Multi Instrument Kinematic Survey), um levantamento espectroscópico especificamente voltado para a exploração da cinemática interna de aglomerados globulares.
O uso desses telescópios, do espaço e do solo, forneceu uma visão 3D sem precedentes da distribuição de velocidade de estrelas nos aglomerados globulares selecionados.
A análise revela que estrelas com diferentes abundâncias de elementos leves são caracterizadas por diferentes propriedades cinemáticas, como velocidades rotacionais e distribuições orbitais.
“Neste trabalho, analisamos em detalhes o movimento de milhares de estrelas dentro de cada aglomerado”, acrescenta Alessandro Della Croce, um aluno de doutorado no INAF em Bolonha. “Rapidamente ficou claro que estrelas pertencentes a diferentes populações têm propriedades cinemáticas distintas: estrelas com composição química anômala tendem a girar mais rápido do que as outras dentro do aglomerado e se espalham progressivamente das regiões centrais para as externas.”
Implicações para a dinâmica e evolução estelar
A intensidade dessas diferenças cinemáticas depende da idade dinâmica dos aglomerados globulares. “Esses resultados são consistentes com a evolução dinâmica de longo prazo dos sistemas estelares, nos quais estrelas com abundâncias químicas anômalas se formam mais centralmente concentradas e giram mais rapidamente do que as padrão.
Isso, por sua vez, sugere que os aglomerados globulares se formaram por meio de múltiplos episódios de formação de estrelas e fornece uma informação importante na definição dos processos físicos e escalas de tempo subjacentes à formação e evolução de aglomerados estelares massivos”, enfatiza Dalessandro.
Esta nova visão 3D do movimento das estrelas dentro de aglomerados globulares fornece uma estrutura fascinante e sem precedentes para a formação e evolução dinâmica desses sistemas intrigantes. Também ajuda a esclarecer alguns dos mistérios mais complexos que cercam a origem dessas estruturas antigas.
Fonte: scitechdaily.com
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