Dois estudos da Universidade de Michigan revelam como algumas estrelas massivas - estrelas com oito ou mais vezes a massa do nosso Sol - ficam isoladas no universo:na maioria das vezes, seus aglomerados de estrelas os expulsam.

Estrelas massivas normalmente residem em aglomerados. Estrelas massivas isoladas são chamadas de estrelas massivas de campo. Os artigos publicados por alunos da U-M examinaram a maioria dessas estrelas na Pequena Nuvem de Magalhães, uma galáxia anã perto da Via Láctea.

Os estudos, aparecendo na mesma edição de The Astrophysical Journal , revelam como essas estrelas massivas de campo se originam, ou ficar tão isolado. Compreender como estrelas massivas de campo ficam isoladas - se elas se formam isoladamente ou se ficam isoladas ao serem ejetadas de um aglomerado de estrelas - ajudará os astrônomos a sondar as condições em que estrelas massivas são formadas. Entender isso e a formação de aglomerados é fundamental para entender como as galáxias evoluem.

"Cerca de um quarto de todas as estrelas massivas parecem estar isoladas, e essa é a nossa grande questão, "disse o recém-graduado Johnny Dorigo Jones." Como eles estão isolados, e como eles chegaram lá. "

Dorigo Jones mostra em seu artigo que a grande maioria das estrelas massivas do campo são 'fugitivas, 'ou estrelas ejetadas de aglomerados. A estudante de graduação Irene Vargas-Salazar procurou por estrelas massivas de campo que podem ter se formado de forma relativamente isolada, procurando evidências de pequenos aglomerados ao seu redor. Isso significa que essas estrelas relativamente isoladas podem ter se formado em conjunto com essas estrelas menores. Mas ela encontrou muito poucos desses aglomerados tênues.

"Porque estrelas massivas requerem muito material para se formar, geralmente há muitas estrelas menores ao seu redor, "Vargas-Salazar disse." Meu projeto pergunta especificamente quantas dessas estrelas massivas de campo poderiam ter se formado no campo.

Dorigo Jones examinou como estrelas massivas de campo são ejetadas de aglomerados. Ele analisa os dois mecanismos diferentes que produzem fugas:ejeção dinâmica e ejeção de supernova binária. Em primeiro, as estrelas massivas são ejetadas de seus aglomerados - por até meio milhão de milhas por hora - por causa das configurações orbitais instáveis ​​dos grupos estelares. No segundo, uma estrela massiva é ejetada quando um par binário tem uma estrela que explode e atira sua companheira para o espaço.

"Tendo as velocidades e massas de nossas estrelas, somos capazes de comparar as distribuições desses parâmetros com as previsões do modelo para determinar as certas contribuições de cada um dos mecanismos de ejeção, "Dorigo Jones disse.

Ele descobriu que as ejeções dinâmicas - ejeções causadas por configurações orbitais instáveis ​​- eram cerca de 2 a 3 vezes mais numerosas do que as ejeções de supernova. Mas Dorigo Jones também encontrou os primeiros dados observacionais que mostram que uma grande fração das estrelas massivas do campo veio de uma combinação de ejeções dinâmicas e de supernova.

"Eles foram estudados no passado, mas agora definimos as primeiras restrições de observação sobre o número dessas fugas de duas etapas, "disse ele." A maneira como chegamos a essa conclusão é que estamos essencialmente vendo que as estrelas que traçam as ejeções de supernova em nossa amostra são um pouco numerosas e rápidas demais em comparação com as previsões do modelo. Você pode imaginar isso sendo remediado por essas estrelas sendo reaceleradas em um chute de supernova, tendo sido ejetado dinamicamente. "

Os pesquisadores descobriram que, potencialmente, até metade das estrelas que inicialmente se pensava serem de ejeções de supernovas foram ejetadas dinamicamente.

As descobertas de Vargas-Salazar também apóiam a ideia de que a maioria das estrelas massivas de campo são fugitivas, mas ela olhou para condições opostas:ela procurou por estrelas massivas de campo que se formaram em relativo isolamento em minúsculos aglomerados de estrelas menores, onde está a grande estrela-alvo, chamada de "ponta do iceberg, ou clusters TIB. Ela fez isso usando dois algoritmos, "amigos de amigos" e "vizinhos mais próximos, "para procurar esses aglomerados em torno de 310 estrelas de campo massivo na Pequena Nuvem de Magalhães.

O algoritmo "amigos de amigos" mede a densidade numérica de estrelas contando quantas estrelas existem a uma distância específica da estrela-alvo e, em seguida, fazendo o mesmo para essas estrelas. Quanto mais compactadas as estrelas estiverem, o mais provável é que seja um cluster. O algoritmo "vizinhos mais próximos" mede a densidade numérica de estrelas entre a estrela-alvo e suas 20 companheiras mais próximas. Quanto mais compacto e denso o grupo, é mais provável que sejam clusters, Vargas-Salazar disse.

Usando testes estatísticos, Vargas-Salazar comparou essas observações com três conjuntos de dados de campo aleatório e comparou as estrelas massivas em fuga conhecidas com as não fugitivas. Ela descobriu que apenas algumas das estrelas massivas do campo pareciam ter aglomerados TIB ao seu redor, sugerindo que muito poucos realmente se formaram no campo. O equilíbrio das estrelas do campo deve ter se originado como fugitivos.

"No fim, mostramos que 5% ou menos das estrelas tinham aglomerados TIB. Em vez de, nossas descobertas implicam que a maioria das estrelas em amostras de campo podem ser fugitivas, "Vargas-Salazar disse." Nossas descobertas estão na verdade apoiando o resultado que Johnny encontrou, envolto em um pequeno laço elegante. "

As descobertas de Vargas-Salazar fornecem parte da resposta à questão de como as estrelas massivas se formam, diz Sally Oey, autor sênior em ambos os artigos e professor de astronomia na U-M.

"O trabalho de Johnny e Irene são os lados opostos da mesma moeda, "Oey disse." Os números de Irene são consistentes com os de Johnny, pois a grande maioria das estrelas massivas do campo são fugitivas, mas que alguns não são. Esta é uma descoberta crítica para entender como estrelas massivas e aglomerados se formam, e em que condições. "