Uma equipe liderada pelo Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) encontrou a maneira mais precisa de medir a taxa de formação de estrelas nas galáxias, usando sua emissão de rádio na faixa de frequência de 1-10 Gigahertz.

Quase toda a luz que vemos no universo vem de estrelas que se formam dentro de densas nuvens de gás no meio interestelar. A taxa na qual eles se formam (referida como a taxa de formação de estrelas, ou SFR) depende das reservas de gás nas galáxias e das condições físicas no meio interestelar, que variam conforme as próprias estrelas evoluem. Medir a taxa de formação de estrelas é, portanto, a chave para entender a formação e evolução das galáxias.

Até agora, uma variedade de observações em diferentes comprimentos de onda foram realizadas para calcular o SFR, cada um com suas vantagens e desvantagens. Como os traçadores SFR mais comumente usados, a emissão visível e ultravioleta pode ser parcialmente absorvida pela poeira interestelar. Isso motivou o uso de traçadores híbridos, que combinam duas ou mais emissões diferentes, incluindo o infravermelho, o que pode ajudar a corrigir essa absorção de poeira. Contudo, o uso desses traçadores é frequentemente incerto porque outras fontes ou mecanismos não relacionados à formação de estrelas massivas podem intervir e causar confusão.

Agora, uma equipe de pesquisa internacional liderada pelo astrofísico do IAC Fatemeh Tabatabaei fez uma análise detalhada da distribuição de energia espectral de uma amostra de galáxias, e foi capaz de medir, pela primeira vez, a energia que eles emitem na faixa de frequência de 1-10 Gigahertz, que pode ser usada para saber suas taxas de formação estelar. “Usamos”, explica este pesquisador “a emissão de rádio porque, em estudos anteriores, uma correlação estreita foi detectada entre o rádio e a emissão infravermelha, cobrindo um intervalo de mais de quatro ordens de magnitude ". Para explicar esta correlação, estudos mais detalhados eram necessários para entender as fontes de energia e os processos que produzem a emissão de rádio observada nas galáxias.

"Decidimos, dentro do grupo de pesquisa, fazer estudos de galáxias da amostra KINGFISH (Key Insights on Nearby Galaxies:a Far-Infrared Survey with Herschel) em uma série de radiofrequências", lembra Eva Schinnerer do Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) em Heidelberg, Alemanha. A amostra final consiste em 52 galáxias com propriedades muito diversas. "Como um único prato, o telescópio Effelsberg de 100 m com sua alta sensibilidade é o instrumento ideal para receber fluxos de rádio confiáveis ​​de objetos estendidos fracos como galáxias ", explica Marita Krause do Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) em Bonn, Alemanha, que estava encarregado das observações de rádio dessas galáxias com o radiotelescópio Effelsberg. "Nós o batizamos de projeto KINGFISHER, significando KINGFISH galáxias emitindo em rádio. "

Os resultados deste projeto, publicado hoje em The Astrophysical Journal , mostram que a emissão de rádio de 1-10 Gigahertz usada é um marcador de formação estelar ideal por várias razões. Em primeiro lugar, a poeira interestelar não atenua ou absorve a radiação nessas frequências; em segundo lugar, é emitido por estrelas massivas durante várias fases de sua formação, de objetos estelares jovens para regiões HII (zonas de gás ionizado) e remanescentes de supernova, e finalmente, não há necessidade de combiná-lo com qualquer outro rastreador. Por estas razões, medições na faixa escolhida são uma maneira mais rigorosa de estimar a taxa de formação de estrelas massivas do que os traçadores tradicionalmente usados.

Este estudo também esclarece a natureza dos processos de feedback que ocorrem devido à atividade de formação de estrelas, que são fundamentais na evolução das galáxias. "Ao diferenciar as origens do continuum do rádio, poderíamos inferir que os elétrons dos raios cósmicos (um componente do meio interestelar) são mais jovens e mais energéticos em galáxias com maiores taxas de formação de estrelas, que podem causar fortes ventos e vazões e ter consequências importantes na regulação da formação de estrelas ", explica Fatemeh Tabatabaei.