A Via Láctea está engordando ou emagrecendo?

Título: The Mass Inflow and Outflow Rates of the Milky Way

Autores: Andrew J. Fox, Philipp Richter, Trisha Ashley, Timothy M. Heckman, Nicolas Lehner, Jessica K. Werk, Rongmon Bordoloi, Molly S. Peeples

Instituição do primeiro autor: AURA/ESA, Space Telescope Science Institute

Status: Aceito pelo ApJ [acesso aberto]

Galáxias são tão imensas que é difícil imaginá-las mudando com o tempo. Contudo, galáxias acretam e ejetam massa ao longo de todo a sua vida, como se estivessem inspirando e expirando ar. A Via Láctea não é uma exceção. Caracterizar as taxas com que massa flui para dentro ou para fora de uma galáxia é crucial para entender sua estrutura e evolução. No artigo de hoje, os autores fornecem novas estimativas dessas taxas para a Via Láctea. Eles também apresentam a primeira estimativa do chamado fator de carregamento de massa (mass loading factor em inglês, a razão entre a quantidade de material fluindo para fora e a taxa de formação estelar) para o disco da Galáxia. Isso dá essencialmente uma medida do quanto a Via Láctea está reciclando o gás que captura do seus arredores. Esses resultados são importantes, e vamos mostrar o porquê.

Por que massa flui para dentro e para fora de uma galáxia?

Uma galáxia troca principalmente gás de baixa densidade com seus arredores. Com o tempo, parte do gás ao redor da galáxia irá começar a amontoar-se e a perder velocidade, tornando possível que a gravidade da galáxia capture essas porções de gás. Isso permite que uma galáxia mantenha sua taxa de formação estelar por um longo período de tempo. Uma vez que estrelas se formam, as mais massivas irão começar a perder massa ao longo de sua evolução e a exercer forte pressão de radiação no ambiente que as cerca. Essas estrelas massivas irão terminar suas vidas como supernovas: explosões que injetam mais energia e momento ao seu redor. Esses processos são conhecidos como “feedback estelar” e são responsáveis por empurrar gás para fora da galáxia. Em outras palavras, a Via Láctea não é como um lago isolado, mas como um reservatório que está constantemente ganhando e perdendo gás por causa de sua gravidade e feedback estelar.

Isso soa complicado. Como os autores descobriram qual gás está saindo ou entrando na galáxia?

Essa é uma boa pergunta – não há nenhum sinal luminoso no gás dizendo para qual direção ele está indo. Isso significa que os autores precisam descobrir de alguma forma qual gás tem maior probabilidade de escapar e qual gás tem maior probabilidade de ser atraído de volta. Eles fazem isso identificando as nuvens de gás de alta velocidade que estão viajando a velocidades mais altas que a rotação do disco da Galáxia, indicando que este gás não faz parte da Galáxia e deve estar portanto ou caindo ou escapando dela. Após identificar essa nuvem, os autores checam se ela está se movendo na direção do disco ou para longe dele. Por último, eles ignoram quaisquer nuvens que fazem parte de estruturas conhecidas que não traçam o fluxo de gás. Essa amostra final de nuvens é mostrada na Figura 1.

Figura 1: localização das nuvens identificadas no artigo. Nuvens movendo-se na direção da galáxia são mostradas em azul, e aquelas movendo-se para longe são mostradas em vermelho. As regiões marcadas em verde mostram áreas em que as nuvens foram ignoradas, já que elas não seriam boas traçadores do gás, por serem regiões onde existem estruturas conhecidas da Galáxia e de sua vizinhança. Pontos pretos indicam observações em que nenhuma nuvem foi identificada. Figura 1 no artigo.

Quais foram os resultados?

Os autores estimaram que a taxa de acreção de gás é de 0.53 +/- 0.31 massas solares por ano, e a taxa de ejeção é de 0.16 +/- 0.10 massas solares por ano. Isso indica que a Via Láctea parece estar ganhando massa. Contudo, essas nuvens de gás têm tempos de vida da ordem de apenas 100 milhões de anos (enquanto estrelas vivem da ordem de bilhões de anos), então é importante não estender esse resultado para longas escalas de tempo. Além disso, a taxa de ejeção de gás é um limite inferior e poderia ser maior se nuvens nas regiões descartadas fossem incluídas. Apesar de tudo, esse resultado fornece evidências de que a Via Láctea está de fato engordando.

Este artigo também apresenta uma estimativa para o fator de carregamento de massa, encontrando que é da ordem de 0,1. Isso significa que cerca de 10% da massa que forma estrelas é ejetada da Galáxia. Esse resultado, junto com outras medidas de taxa de ejeção e acreção, pode ajudar astrônomos a desenvolver modelos mais realistas da Via Láctea.


Adaptado de Is the Milky Way Gaining or Losing Mass?, escrito por Michael Foley.

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