Astrônomos da Universidade de Harvard descobriram um monolítico, estrutura gasosa em forma de onda - a maior já vista em nossa galáxia - composta de berçários estelares interconectados. Chamada de "onda de Radcliffe" em homenagem à base da colaboração, o Radcliffe Institute for Advanced Study, a descoberta transforma uma visão de 150 anos de viveiros estelares próximos como um anel em expansão em um anel ondulante, filamento formador de estrelas que atinge trilhões de milhas acima e abaixo do disco galáctico.

O trabalho, publicado em Natureza em 7 de janeiro, foi possibilitado por uma nova análise de dados da espaçonave Gaia da Agência Espacial Europeia, lançado em 2013 com a missão de medir com precisão a posição, distância, e o movimento das estrelas. A equipe de pesquisa combinou os dados superprecisos de Gaia com outras medições para construir um detalhado, Mapa 3-D de matéria interestelar na Via Láctea, e notou um padrão inesperado no braço espiral mais próximo da Terra.

Os pesquisadores descobriram um longo, estrutura fina, cerca de 9, 000 anos-luz de comprimento e 400 anos-luz de largura, com uma forma de onda, atingindo o pico 500 anos-luz acima e abaixo do plano médio do disco de nossa galáxia. A onda inclui muitos dos berçários estelares que anteriormente se pensava fazer parte do "Cinturão de Gould", uma faixa de regiões de formação de estrelas que se acredita serem orientadas em torno do Sol em um anel.

"Nenhum astrônomo esperava que vivêssemos ao lado de um gigante, coleção de gás em forma de onda - ou que forma o braço local da Via Láctea, "disse Alyssa Goodman, o professor Robert Wheeler Willson de Astronomia Aplicada da Universidade de Harvard, pesquisador associado da Smithsonian Institution, e co-diretor do Programa de Ciências do Radcliffe Institute of Advanced Study. "Ficamos completamente chocados quando percebemos o quão longa e reta é a Onda de Radcliffe, olhando de cima para baixo em 3-D - mas como ele é sinusoidal quando visto da Terra. A própria existência da Onda está nos forçando a repensar nossa compreensão da estrutura 3-D da Via Láctea. "

"Gould e Herschel observaram estrelas brilhantes se formando em um arco projetado no céu, então por um longo tempo, as pessoas têm tentado descobrir se essas nuvens moleculares realmente formam um anel em 3-D, disse João Alves, professor de astrofísica estelar da Universidade de Viena e Radcliffe Fellow (2018-2019). "Em vez de, o que observamos é a maior estrutura de gás coerente que conhecemos na galáxia, organizado não em um anel, mas em um maciço, filamento ondulante. O Sol fica a apenas 500 anos-luz da Onda em seu ponto mais próximo. Esteve bem na frente de nossos olhos o tempo todo, mas não pudemos ver até agora. "

O novo, O mapa 3-D mostra nossa vizinhança galáctica sob uma nova luz, dando aos pesquisadores uma visão revisada da Via Láctea e abrindo a porta para outras descobertas importantes.

"Não sabemos o que causa essa forma, mas pode ser como uma ondulação em um lago, como se algo extraordinariamente massivo pousasse em nossa galáxia, "disse Alves." O que sabemos é que o nosso Sol interage com esta estrutura. Ele passou por um festival de supernovas ao cruzar Orion 13 milhões de anos atrás, e em mais 13 milhões de anos cruzará a estrutura novamente, como se estivéssemos 'surfando na onda'. "

Uma visão interna da galáxia

Desemaranhar estruturas na vizinhança galáctica "empoeirada" em que nos encontramos é um desafio de longa data na astronomia. Em estudos anteriores, o grupo de pesquisa de Douglas Finkbeiner, professor de astronomia e física em Harvard, foi o pioneiro em técnicas estatísticas avançadas para mapear a distribuição 3-D de poeira usando vastas pesquisas das cores das estrelas. Armado com novos dados de Gaia, Os alunos de graduação de Harvard, Catherine Zucker e Joshua Speagle, recentemente aumentaram essas técnicas, melhorando drasticamente a capacidade dos astrônomos de medir distâncias a regiões de formação de estrelas. Aquele trabalho, liderado por Zucker, é publicado no Astrophysical Journal .

"Suspeitamos que poderia haver estruturas maiores que simplesmente não poderíamos colocar em contexto. Então, para criar um mapa preciso de nossa vizinhança solar, combinamos observações de telescópios espaciais como Gaia com astrostatística, Visualização de dados, e simulações numéricas ", explicou Zucker, que é um NSF Graduate Fellow e Ph.D. candidato na Escola de Graduação em Artes e Ciências de Harvard com base no departamento de Astronomia de Harvard.

Zucker desempenhou um papel fundamental na compilação do maior catálogo de distâncias precisas até viveiros estelares locais - a base para o mapa 3-D usado no estudo. Ela estabeleceu como objetivo pintar uma nova imagem da Via Láctea, perto e longe. "Reunimos essa equipe para que pudéssemos ir além do processamento e tabulação dos dados para visualizá-los ativamente, não apenas para nós, mas para todos. Agora, podemos literalmente ver a Via Láctea com novos olhos, " ela disse.

"Estudar nascimentos estelares é complicado por dados imperfeitos. Corremos o risco de errar nos detalhes, porque se você está confuso sobre distância, você está confuso sobre o tamanho ", disse Finkbeiner.

Goodman concordou, "Todas as estrelas do universo, incluindo nosso Sol, são formados em dinâmica, colapsando, nuvens de gás e poeira. Mas determinar quanta massa as nuvens têm, quão grandes eles são - tem sido difícil, porque essas propriedades dependem da distância da nuvem. "

Um universo de dados

De acordo com Goodman, cientistas têm estudado nuvens densas de gás e poeira entre as estrelas por mais de cem anos, ampliando essas regiões com resolução cada vez maior. Antes de Gaia, não havia conjuntos de dados significativos e expansivos o suficiente para revelar a estrutura da galáxia em grandes escalas. Desde o seu lançamento em 2013, o observatório espacial possibilitou medições das distâncias de um bilhão de estrelas na galáxia da Via Láctea.

A enxurrada de dados de Gaia serviu como o ambiente de teste perfeito para inovação, novos métodos estatísticos que revelam a forma de viveiros estelares locais e sua conexão com a estrutura galáctica da Via Láctea. Nesta colaboração orientada para a ciência de dados, o Finkbeiner, Alves, e os grupos Goodman colaboraram estreitamente. O grupo Finkbeiner desenvolveu a estrutura estatística necessária para inferir a distribuição 3-D das nuvens de poeira; o grupo Alves contribuiu com grande experiência em estrelas, formação de estrelas, e Gaia; e o grupo Goodman desenvolveu as visualizações 3D e a estrutura analítica, chamada de "cola", que permitiu que o Radcliffe Wave fosse visto, explorado, e descritos quantitativamente.