Uma imagem de três cores da zona molecular central da Via Láctea em gás molecular denso (vermelho), infravermelho distante (verde), e infravermelho próximo (azul); as principais regiões são rotuladas. Os astrônomos produziram um novo catálogo dos mais densos, núcleos de formação de estrelas em toda a região. Crédito:Battersby et al. 2020
A zona molecular central da Via Láctea (CMZ) abrange os 1600 anos-luz mais internos da galáxia (para comparação, o Sol tem 26, 600 anos-luz de distância do centro galáctico) e inclui um vasto complexo de nuvens moleculares contendo cerca de sessenta milhões de massas solares de gás molecular. O gás nessas nuvens existe em condições físicas mais extremas do que em qualquer outra parte da galáxia, em média, com densidades e temperaturas mais altas, pressões mais intensas, Campos magnéticos, e turbulência, e maiores abundâncias de raios cósmicos e radiação ultravioleta e de raios-X. O CMZ é, portanto, um laboratório único para estudar a formação de estrelas:não apenas essas condições são raramente observadas no resto da Via Láctea, eles parecem ser semelhantes às condições em galáxias formadoras de estrelas extremamente luminosas no universo inicial e oferecem um vislumbre indireto da compreensão da história cósmica da formação de estrelas que de outra forma não é possível atualmente. No entanto, há um quebra-cabeça:a taxa de formação de estrelas no CMZ é muito menor do que seria de esperar, apenas um décimo de massa solar por ano.
Os locais de nascimento das estrelas são entendidos como as regiões mais densas em nuvens moleculares gigantes (GMCs), chamado 'aglomerados, 'cujos tamanhos característicos são de um a 10 anos-luz. Esses aglomerados se fragmentam ainda mais em "núcleos" gravitacionalmente ligados, cujos tamanhos característicos são cerca de dez vezes menores; sistemas estelares individuais podem então se formar a partir dos núcleos. A natureza das transições entre esses estágios evolutivos requer grandes pesquisas de estruturas de formação e não formação de estrelas através do continuum hierárquico de escalas relevantes e condições físicas. Os astrônomos CfA Cara Battersby, Eric Keto, Daniel Callanan, Nimesh Patel, Qizhou Zhang, e Volker Tolls e seus colegas lançaram a pesquisa CMZoom, um mapa completo e imparcial do gás de alta densidade na região. As regiões de alta densidade são quantificadas pela quantidade de gás hidrogênio molecular ao longo de suas linhas de visão e são caracterizadas por terem tanta poeira que a luz visível é completamente bloqueada.
A pesquisa foi o resultado de um grande, Programa Submillimeter Array de 550 horas e resultou em novos catálogos de núcleos compactos na região. Existem 285 núcleos separados que foram descobertos de forma inequívoca; outros 531 têm mais identificações provisórias. Os núcleos do CMZ, como em outros lugares, são locais potenciais para futuros aglomerados de estrelas, mas a emissão brilhante de primeiro plano e fundo em direção ao centro galáctico torna difícil determinar as massas desses núcleos com precisão, deixando este preditor crítico de formação de estrelas altamente incerto (a emissão também é uma das razões pelas quais este catálogo foi tão difícil de preparar). Os astrônomos foram, no entanto, capazes de estimar o potencial máximo de formação de estrelas dos núcleos em seu catálogo, fazendo suposições gerais, mas realistas sobre as massas dos núcleos, temperaturas, e outras propriedades. Eles encontraram uma taxa de formação potencial máxima de estrelas entre 0,08-2,2 massas solares por ano, talvez tanto quanto a taxa média atual de formação de estrelas em toda a galáxia. O resultado destaca a intrigante fraqueza da atual formação de estrelas no CMZ. A pesquisa, catalogando todos os núcleos para estudo, é mais um passo para a compreensão da formação de estrelas nos ambientes extremos presentes no CMZ e no início do universo.