A nebulosa galáctica RCW 49 mostrada acima é uma das regiões de formação de estrelas mais brilhantes da Via Láctea. Ao analisar o movimento dos átomos de carbono em uma bolha de gás em expansão em torno do aglomerado de estrelas Westerlund 2 dentro do RCW 49, uma equipe de pesquisadores liderada pela UMD criou a imagem mais nítida até agora de uma bolha impulsionada pelo vento estelar onde as estrelas nascem. Crédito:NASA / JPL-Caltec / E.Churchwell (Universidade de Wisconsin).
Pesquisadores da Universidade de Maryland criaram a primeira imagem de alta resolução de uma bolha em expansão de plasma quente e gás ionizado onde as estrelas nascem. Imagens anteriores de baixa resolução não mostravam claramente a bolha ou revelavam como ela se expandia no gás circundante.
Os pesquisadores usaram dados coletados pelo telescópio Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) para analisar um dos mais brilhantes, a maioria das regiões formadoras de estrelas massivas na galáxia da Via Láctea. A análise deles mostrou que um único, A expansão da bolha de gás quente envolve o aglomerado de estrelas de Westerlund 2 e refutou estudos anteriores, sugerindo que pode haver duas bolhas em torno de Westerlund 2. Os pesquisadores também identificaram a fonte da bolha e a energia que impulsiona sua expansão. Seus resultados foram publicados em The Astrophysical Journal em 23 de junho, 2021.
"Quando estrelas massivas se formam, eles liberam ejeções muito mais fortes de prótons, elétrons e átomos de metal pesado, comparado ao nosso sol, "disse Maitraiyee Tiwari, um pós-doutorado associado no Departamento de Astronomia da UMD e principal autor do estudo. "Essas ejeções são chamadas de ventos estelares, e ventos estelares extremos são capazes de soprar e formar bolhas nas nuvens de frio circundantes, gás denso. Observamos exatamente essa bolha centrada em torno do aglomerado de estrelas mais brilhante nesta região da galáxia, e pudemos medir seu raio, massa e a velocidade com que está se expandindo. "
As superfícies dessas bolhas em expansão são feitas de um gás denso de carbono ionizado, e eles formam uma espécie de concha externa ao redor das bolhas. Acredita-se que novas estrelas se formem dentro dessas conchas. Mas, como a sopa em um caldeirão fervente, as bolhas envolvendo esses aglomerados de estrelas se sobrepõem e se misturam com nuvens de gás circundante, tornando difícil distinguir as superfícies de bolhas individuais.
Tiwari e seus colegas criaram uma imagem mais clara da bolha em torno de Westerlund 2 medindo a radiação emitida pelo cluster em todo o espectro eletromagnético, de raios X de alta energia a ondas de rádio de baixa energia. Estudos anteriores, que apenas dados de comprimento de onda de rádio e submilímetro, havia produzido imagens de baixa resolução e não mostrava a bolha. Entre as medições mais importantes estava um comprimento de onda do infravermelho distante emitido por um íon específico de carbono na casca.
Uma equipe liderada por astrônomos UMD criou a primeira imagem nítida de uma bolha de gás estelar em expansão onde estrelas nascem usando dados do telescópio SOFIA da NASA a bordo de um jato 747 fortemente modificado, como visto aqui na representação deste artista. Crédito:Renderização do Artista por Marc Pound / UMD
"Podemos usar a espectroscopia para realmente dizer a que velocidade esse carbono está se movendo para perto ou para longe de nós, "disse Ramsey Karim (M.S. '19, astronomia), um Ph.D. estudante de astronomia na UMD e co-autor do estudo. "Esta técnica usa o efeito Doppler, o mesmo efeito que faz com que a buzina de um trem mude de tom quando ele passa por você. No nosso caso, a cor muda ligeiramente dependendo da velocidade dos íons de carbono. "
Determinando se os íons de carbono estavam se movendo em direção ou longe da Terra e combinando essa informação com medições do resto do espectro eletromagnético, Tiwari e Karim conseguiram criar uma visão 3D da bolha de vento estelar em expansão em torno de Westerlund 2.
Além de encontrar um único, bolha estelar impulsionada pelo vento em torno de Westerlund 2, eles encontraram evidências de novas estrelas se formando na região da concha desta bolha. A análise deles também sugere que, à medida que a bolha se expandiu, quebrou de um lado, liberando plasma quente e desacelerando a expansão da casca há cerca de um milhão de anos. Mas então, cerca de 200, 000 ou 300, 000 anos atrás, outra estrela brilhante em Westerlund 2 evoluiu, e sua energia revigorou a expansão do escudo Westerlund 2.
"Vimos que a expansão da bolha em torno de Westerlund 2 foi reacelerada pelos ventos de outra estrela muito massiva, e isso iniciou o processo de expansão e formação de estrelas novamente, "Tiwari disse." Isso sugere que estrelas continuarão a nascer nesta concha por muito tempo, mas conforme esse processo continua, as novas estrelas se tornarão cada vez menos massivas. "
Tiwari e seus colegas agora aplicarão seu método a outros aglomerados de estrelas brilhantes e bolhas de gás quente para entender melhor essas regiões de formação estelar da galáxia. O trabalho faz parte de um programa multianual apoiado pela NASA chamado FEEDBACK.
