Arqueologia da Corrente Estelar de Sagitário

Título: The star formation history of the Sagittarius stream

Autores: T.J.L. de Boer, V. Belokurov, S. Koposov

Instituição do primeiro autor: Institute of Astronomy, University of Cambridge, Reino Unido

Status: publicado no MNRAS [acesso aberto]

Galáxias-satélite e aglomerados globulares que orbitam a Via-Láctea podem, ocasionalmente, serem despedaçados pelo seu potencial gravitacional. Neste processo, eles deixam para trás uma trilha de estrelas espalhadas em uma longa faixa do céu (Figura 1). Essas trilhas são chamadas de correntes estelares (mais informações neste astrobite em inglês) e contêm informação sobre a história do objeto que lhes deu origem. Elas também podem ser estudadas para buscar informação sobre a evolução da Via-Láctea, método que é conhecido como arqueologia galáctica. Assim como arqueólogos estudando a história aqui na Terra, arqueólogos galácticos buscam por remanescentes de eventos históricos para entender algo sobre o passado. A estrutura espacial e as propriedades físico-químicas das estrelas que compõem uma corrente estelar podem auxiliar a recompor a história, a evolução e a eventual destruição do objeto que lhes deu origem.

Figura 1: este diagrama mostra a corrente estelar criada conforme a galáxia anã de Sagitário foi sendo despedaçada pelo potencial gravitacional da Via-Láctea. Longas caudas formam-se ao longo da galáxia original (indicada como Núcleo de Sagitário), e estendem-se ao longo do céu dos hemisférios norte e sul, formando uma espécie de círculo ao redor da Via-Láctea. Fonte: David R. Law, UCLA.

Para estudar o histórico de formação estelar de uma corrente, astrônomos comparam os dados a modelos teóricos de populações estelares. A evolução estelar é uma das áreas da astrofísica que é relativamente bem compreendida, então previsões com um bom nível de detalhe podem ser feitas sobre como as estrelas evoluem ao longo de suas vidas. Em particular, quando estrelas se formam ao mesmo tempo e em um mesmo ambiente, elas possuem aproximadamente a mesma composição química e a mesma idade, mas massas diferentes. Isso implica em escalas evolutivas diferentes, que fazem com que as estrelas tracem uma curva característica em um diagrama de luminosidade vs. temperatura, chamada de isócrona (a Figura 2 mostra alguns exemplos). Comparando essas isócronas aos grupos observados de estrelas, pode-se estimar há quanto tempo eles se formaram e a sua composição química aproximada. Comparando com observações atuais, podemos estudar como a população de estrelas e o ambiente em que elas se formaram mudaram ao longo do tempo.

Figura 2: cada linha corresponde a uma isócrona com diferentes idades. A ilustração mostra uma população de estrelas que se formou ao mesmo tempo e com mesma composição química, mas massas diferentes. Conforme aumenta a idade da população, mais estrelas se afastam da linha reta que representa a sequência principal, onde estrelas começam sua vida, queimando hidrogênio em hélio no núcleo. O eixo-y é a luminosidade e o eixo-x mostra a temperatura efetiva. Fonte: Casanellas et al. 2011.

No artigo de hoje, os autores estudam o histórico de formação estelar de diferentes regiões da corrente de Sagitário. Essa corrente, ilustrada na Fig. 1, é a maior e mais brilhante no sistema da Via-Láctea e é remanescente da galáxia anã elíptica de Sagitário, uma das maiores galáxias-satélite orbitando a Via-Láctea (e que não deve ser confundida com a anã irregular de Sagitário!). Esta galáxia está sendo aos poucos desmantelada pela Via-Láctea. Os autores estão especialmente interessados em uma região em que a corrente se separa em duas, uma parte brilhante e outra mais débil. Essas duas regiões têm a mesma origem? Elas formaram estrelas ao mesmo tempo e com composição química similar? E se ambas são remanescentes da galáxia anã de Sagitário, o que faz com que sejam tão distintas em aparência?

Os autores observaram estrelas pertencentes à corrente de Sagitário e então determinaram o modelo de isócrona que melhor as descrevia. Esse método revela a evolução da composição química das estrelas nas regiões brilhante e débil ao longo do tempo e permite inferir informações sobre a história da corrente estelar (a Figura 3 mostra a formação estelar como função do tempo nas duas regiões).

Figura 3: o histórico de formação estelar na corrente de Sagitário. O eixo-y é a composição, e o eixo-x é a idade das estrelas observadas. A cor indica a taxa de formação estelar – regiões em vermelho representam épocas de formação estelar intensa, e azul, esparsa. Na região brilhante (esquerda), duas épocas de formação estelar intensa podem ser identificadas – há cerca de 7 bilhões de anos e outra há 12 bilhões de anos. A formação estelar cessa há aproximadamente 5 bilhões de anos. Na região débil (direita), a taxa de formação estelar como um todo é muito menor e as estrelas deixaram de formar-se há mais tempo. [Figuras 5 e 9 no artigo.]
Primeiro, os autores confirmam que de fato as duas regiões provêm da anã de Sagitário.
Eles descobriram que as estrelas de ambas regiões brilhante e débil seguem uma mesma relação entre idade e composição, implicando que em qualquer época, as estrelas que estavam se formando tinham composição similar, pertencendo a um mesmo ambiente. Eles também encontram que essa relação é similar aos aglomerados estelares que pertencem à galáxia anã de Sagitário, confirmando que ambas regiões da corrente, brilhante e débil, foram arrancadas da anã.

Segundo, eles encontram evidência de quando começou o desmembramento da anã de Sagitário.
As estrelas nas duas partes da corrente nasceram entre 5 e 13 bilhões bilhões de anos, formando a faixa que se estende por 8 bilhões de anos que vemos na Fig. 3. Há então um corte que indica que a formação estelar cessou há cerca de 5 bilhões de anos. Essa parada repentina foi provavelmente causada pela galáxia sendo despedaçada!

Terceiro, eles descobrem diferenças entre as duas partes da corrente.
Embora a formação estelar na anã de Sagitário pareça ter cessado há apenas 5 bilhões de anos, a parte mais débil da corrente têm pouquíssimas estrelas que se formaram há menos de 10 bilhões de anos. Essas estrelas também têm uma composição química mais pobre. Isso provavelmente significa que essa parte da corrente vem de uma região da galáxia anã em que a formação estelar cessou antes que populações estelares mais complexas pudessem surgir, podendo indicar que ela foi arrancada antes da parte brilhante da corrente e apenas das regiões mais externas da galáxia.

Observações de estrelas na corrente de Sagitário forneceram pistas quanto ao histórico de formação estelar e ao rompimento da galáxia anã de Sagitário. Elas revelaram a origem da corrente de Sagitário, há quantos bilhões de anos partes diferentes da corrente foram arrancadas da galáxia original e como a composição das estrelas mudou ao longo dos 8 bilhões de anos em que houve formação estelar na galáxia anã de Sagitário. Isso mostra o potencial da arqueologia galática, um campo empolgante que envolve analisar artefatos atuais em sistemas estelares para revelar segredos da sua complexa história ao longo de bilhões de anos.


Original em inglês: Galactic Archaeology of the Sagittarius Stream, por Nora Shipp

Deixe um comentário

Preencha os seus dados abaixo ou clique em um ícone para log in:

Logotipo do WordPress.com

Você está comentando utilizando sua conta WordPress.com. Sair /  Alterar )

Foto do Google+

Você está comentando utilizando sua conta Google+. Sair /  Alterar )

Imagem do Twitter

Você está comentando utilizando sua conta Twitter. Sair /  Alterar )

Foto do Facebook

Você está comentando utilizando sua conta Facebook. Sair /  Alterar )

Conectando a %s