Estrelas fugitivas podem impactar o cosmos longe de suas galáxias de origem

Dezenas de estrelas fugitivas foram flagradas escapando de um aglomerado estelar denso em uma galáxia satélite da Via Láctea. Esse conjunto de estrelas de alta velocidade pode indicar que tais fugitivas tiveram uma influência maior na evolução cósmica do que se imaginava, relatam astrônomos em 9 de outubro na revista Nature.

Estrelas massivas nascem em novos aglomerados, tão densamente agrupadas que podem se desalojar mutuamente. Às vezes, encontros entre pares de estrelas massivas ou explosões de supernovas próximas podem lançar uma estrela para fora do aglomerado, fazendo com que ela siga seu destino na galáxia mais ampla — e além.

O astrônomo Mitchel Stoop, da Universidade de Amsterdã, e seus colegas buscaram estrelas fugitivas ao redor de um grande aglomerado de estrelas massivas chamado Radcliffe 136, utilizando dados da espaçonave Gaia sobre as velocidades e posições de bilhões de estrelas. O R136 está localizado a cerca de 170 mil anos-luz da Terra, na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia anã que orbita a Via Láctea.

O aglomerado “é um objeto icônico”, afirma a astrofísica Sally Oey, da Universidade de Michigan, em Ann Arbor, que não participou do estudo. A visão a partir da vizinhança da Terra é tão clara que “podemos observar os detalhes de perto”.

Estudos anteriores já haviam identificado algumas estrelas escapando do aglomerado. Mas, em uma busca mais abrangente, Stoop constatou que impressionantes 55 estrelas haviam fugido a velocidades superiores a aproximadamente 100 mil quilômetros por hora nos últimos 3 milhões de anos.

“É um número incrível de se imaginar”, diz Stoop. A observação sugere que um terço das estrelas mais brilhantes e massivas formadas no aglomerado deixou seu local de origem.

Isso indica que estrelas fugitivas podem ser uma força subestimada no universo. Essas estrelas massivas, com massas entre cinco e 140 vezes a do Sol, emitem radiação ultravioleta e ventos estelares supersônicos capazes de moldar o gás e a poeira ao seu redor. No fim de suas vidas, explodem como supernovas, espalhando elementos pesados pela galáxia.

“Antes, esperávamos que houvesse alguns objetos que escapassem”, afirma Stoop. Mas, por se presumir que fossem poucos, muitas vezes eram deixados de fora de estudos e simulações. Se cada aglomerado perde cerca de um terço de suas estrelas para a galáxia ao redor — ou até para o espaço entre galáxias — “elas podem contribuir significativamente para liberar fótons ultravioleta no meio intergaláctico”.

Essas estrelas fugitivas também podem ter desempenhado um papel importante na evolução do universo primitivo. Alguns centenas de milhões de anos após o Big Bang, há mais de 13 bilhões de anos, uma fonte de radiação ultravioleta removeu elétrons de uma nuvem difusa de átomos de hidrogênio — um fenômeno conhecido como reionização.

Astrônomos acreditam que a maior parte dos fótons responsáveis por dissipar essa “névoa cósmica” veio de galáxias anãs. Mas simulações indicam que apenas uma fração dos fótons necessários consegue escapar dos ambientes dessas galáxias. As estrelas fugitivas podem ajudar a explicar essa diferença, sugere Stoop.

“Talvez isso também tenha ocorrido em galáxias do universo primitivo, durante a era da reionização”, afirma ele.

Para Oey, “não há dúvida de que as estrelas fugitivas são realmente importantes e subestimadas”. No entanto, ela ressalta que existem outras formas de a radiação ionizante escapar das galáxias, e ainda não está claro quanto a inclusão das estrelas fugitivas altera esse cenário.

O momento das fugas em R136 também pode complicar essa possível conexão com a reionização.

Surpreendentemente, as estrelas não escaparam em uma única onda. Os cientistas sabem disso porque possuem dados sobre as velocidades e distâncias das estrelas, permitindo calcular quando iniciaram sua fuga. A maioria deixou o R136 em todas as direções há cerca de 1,8 milhão de anos, quando o aglomerado ainda estava se formando — o que é consistente com a hipótese de interações gravitacionais com outras estrelas massivas.

Mas 16 dessas estrelas escaparam mais recentemente, há cerca de 200 mil anos. E todas seguiram na mesma direção. Stoop e seus colegas acreditam que essa fuga coletiva pode ter sido causada pela fusão do aglomerado com outro grupo estelar.

“Isso parece ser um fenômeno bastante incomum”, afirma a astrofísica Kaitlin Kratter, da Universidade do Arizona, em Tucson. Se essa dupla ejeção em R136 for realmente rara, pode ser difícil extrapolar quantas estrelas outros aglomerados perdem para o ambiente cósmico ao redor. Encontrar evidências de ondas semelhantes em outros aglomerados ajudaria a esclarecer essa questão.

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Fonte da imagem: www.sciencenews.org