CIENTISTAS DESCOBREM COMO OCORRE A FORMAÇÃO ESTELAR

Nascimento no computador: esta simulação mostra a formação de estrelas numa nuvem de gás turbulenta. Estas e outras simulações foram usadas por Kainulainen e colegas para testar o seu método de reconstrução tridimensional da estrutura destas nuvens. As regiões onde as estrelas se formam estão marcadas pelos círculos, as cores mais brilhantes correspondem a estrelas mais maciças. Crédito: C. Federrath, Universidade de Monash
Astrônomos descobriram uma nova forma de prever a velocidade com que uma nuvem molecular -Em um berçário estelar - forma novas estrelas. Usando uma nova técnica para reconstruir a estrutura tridimensional de uma nuvem, os astrônomos podem estimar quantas novas estrelas é provável que a nuvem conceba.
A "receita" recém-descoberta permite testes diretos das teorias atuais de formação estelar. Também permitirá com que telescópios como o ALMA (Atacama Large Millimetre/Submillimetre Array) estimem a atividade de formação estelar em nuvens moleculares mais distantes e, assim, criar um mapa dos nascimentos das estrelas dentro da nossa galáxia.
A formação das estrelas é um dos processos fundamentais do Universo - o modo como as estrelas se formam, e sob que condições, molda a estrutura de galáxias inteiras. As estrelas formam-se no interior de nuvens gigantes de gás e poeira interestelar. À medida que uma região suficientemente densa dentro de uma nuvem molecular colapsa sob a sua própria gravidade, contrai até que a pressão e a temperatura no seu interior são altas o suficiente para iniciar a fusão nuclear, assinalando o nascimento de uma estrela.
É muito difícil medir a taxa de formação estelar, mesmo na nossa galáxia, a Via Láctea. Só para nuvens próximas, em distâncias até mil anos-luz, é que tais medições são razoavelmente acessíveis: simplesmente contamos as estrelas jovens dentro dessa nuvem. Para nuvens mais distantes, onde é impossível distinguir estrelas individuais, esta técnica falha, e as taxas de formação estelar permanecem incertas.
Agora três astrônomos, Jouni Kainulainen e Thomas Henning do Instituto Max Planck para Astronomia na Alemanha e Christoph Federrath da Universidade de Monash, na Austrália, descobriram uma forma alternativa de determinar a taxa de formação das estrelas: uma "receita para a formação estelar", que liga observações astronômicas diretas da estrutura de uma nuvem gigante de gás com a sua atividade de formação estelar.
Os astrônomos chegaram ao seu resultado ao modelar de uma forma simplificada a estrutura tridimensional de nuvens individuais. Os dados que usam vem de uma versão astronômica de uma radiografia médica: à medida que a luz de estrelas longínquas brilha através da nuvem, é esmaecida pela poeira da nuvem. O escurecimento de dezenas de milhares de estrelas diferentes forma a base da reconstrução tridimensional, que por sua vez apresenta a densidade de matéria para várias regiões dentro da nuvem.
Para nuvens próximas, Kainulainen e colegas compararam a sua reconstrução e observações diretas de quantas novas estrelas tinham sido recentemente formadas nestas nuvens. Desta forma, foram capazes de identificar uma "densidade crítica" de 5000 moléculas de hidrogênio por centímetro cúbico, e mostraram que apenas aquelas regiões que excedem esta densidade crítica entram em colapso para formar estrelas.
Kainulainen explica: "Esta é a primeira vez que se tentou determinar uma densidade crítica para a formação de estrelas a partir de observações da estrutura de nuvens. As teorias da formação estelar há muito que previram a importância de uma tal densidade crítica. Mas a nossa técnica de reconstrução é a primeira a permitir aos astrônomos deduzirem a estrutura densidade destas nuvens - e a confrontar as teorias de formação estelar com dados observacionais."
Christoph Federrath, que forneceu as simulações numéricas usadas para testar a nova técnica, acrescenta: "Com estes resultados e as ferramentas que desenvolvemos para testar teorias de formação estelar, podemos realmente esperar enfrentar uma das maiores questões não respondidas da astrofísica: se as estrelas se formam dentro de uma nuvem de determinada massa, quantas estrelas com que tipo de massa podemos esperar?"
Thomas Henning, director do Instituto Max Planck para a Astronomia e co-autor do estudo, acrescenta: "Existem muitas observações de nuvens moleculares - e com o advento do ALMA, estarão disponíveis muitos dados mais precisos para nuvens mais distantes. Com a nossa técnica, somos capazes de dizer: mostre-nos os dados, e dizemos-lhe quantas estrelas a sua nuvem está a formar."
O ALMA é uma rede de 66 antenas de microondas de alta precisão, espalhadas até 16 km de distância no deserto do Chile, e é capaz de agir como um único telescópio de alta-resolução. As operações do ALMA começaram há pouco tempo, e pode detectar nuvens de gás e poeira com uma sensibilidade sem precedentes, num detalhe sem precedentes.
Kainulainen conclui: "Demos aos astrônomos uma nova ferramenta potente. A formação estelar é um dos processos fundamentais da astronomia - e os nossos resultados permitem com que os astrônomos determinem as taxas de formação estelar para mais nuvens que nunca, tanto dentro da nossa Galáxia como para outras galáxias distantes."