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    Influências dos raios cósmicos na formação de estrelas nas galáxias

    Uma imagem de uma galáxia vista de frente em uma simulação. Ele mostra a distribuição de gás pela galáxia (vermelho é a densidade mais alta e azul é a densidade mais baixa); a aglomeração do gás é aparente. Quando o transporte de raios cósmicos é suprimido, as simulações mostram que essa aglomeração é reduzida, por sua vez, reduzindo a atividade de formação de estrelas. Astrônomos modelando as influências dos raios cósmicos na formação de estrelas motivaram suas simulações com observações de raios gama para investigar o transporte de raios cósmicos. Crédito:Semenov et al., 2021

    O desencadeamento da formação de estrelas, e também sua extinção, é regulado por jovens estrelas massivas em galáxias que injetam energia e momentum no meio interestelar. O feedback dos buracos negros supermassivos nos núcleos das galáxias desempenha um papel igualmente importante. Esses processos impulsionam os fluxos massivos de gás observados nas galáxias, por exemplo. No entanto, os detalhes, incluindo como eles funcionam e as funções relativas dos diferentes processos de feedback, são ativamente debatidos. Os raios cósmicos, em particular, são acelerados em fortes choques formados por explosões de supernovas e ventos estelares (ambos os aspectos da formação estelar), e gerar uma pressão considerável no meio interestelar. Eles desempenham um papel central na regulação do equilíbrio térmico em nuvens moleculares densas, onde a maioria das estrelas se formam e podem desempenhar um papel importante na regulação da formação de estrelas, conduzindo ventos galácticos, e até mesmo na determinação do caráter do meio intergaláctico. Os astrônomos acreditam que uma propriedade chave que limita a influência dos raios cósmicos é a capacidade de se propagar para fora dos locais onde são produzidos para o meio interestelar e além do disco, mas os detalhes não são muito bem compreendidos.

    O astrônomo CfA Vadim Semenov e dois colaboradores usaram simulações de computador para explorar como essa variação da propagação dos raios cósmicos pode afetar a formação de estrelas nas galáxias, motivado por observações recentes de emissão de raios gama de fontes próximas de raios cósmicos, incluindo aglomerados de estrelas e remanescentes de supernovas. As observações investigam a propagação dos raios cósmicos porque acredita-se que uma fração significativa da emissão de raios gama seja produzida quando os raios cósmicos interagem com o gás interestelar. Os fluxos de raios gama observados sugerem que a propagação de raios cósmicos perto de tais fontes pode ser suprimida localmente por um fator significativo, até várias ordens de magnitude. Trabalhos teóricos sugerem que tal supressão pode resultar de interações não lineares de raios cósmicos com campos magnéticos e turbulência.

    Os cientistas usaram as simulações para investigar os efeitos da supressão do transporte de raios cósmicos perto das fontes. Eles descobriram que a supressão causa um aumento local de pressão e produz fortes gradientes de pressão que impedem a formação de aglomerados massivos de gás molecular que formam novas estrelas, mudando qualitativamente a distribuição global da formação de estrelas, especialmente em massivo, galáxias ricas em gás que são propensas à formação de aglomerados. Eles concluem que este efeito dos raios cósmicos regula o desenvolvimento da estrutura do disco da galáxia e é um complemento importante para os outros processos ativos na formação da galáxia.


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