O Dr. Lu Xing, pesquisador associado do Observatório Astronômico de Xangai (SHAO) da Academia Chinesa de Ciências, juntamente com colaboradores da Universidade de Yunnan, do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica e do Instituto Max Planck, usaram observações observacionais de alta resolução dados do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para descobrir um disco protoestelar maciço no Centro Galáctico e determinar como seus braços espirais foram formados.
A pesquisa do grupo mostra que este disco foi perturbado pelo encontro próximo com um objeto próximo, levando à formação dos braços espirais. Essa descoberta demonstra que a formação de estrelas massivas pode ser semelhante à de estrelas de menor massa, por meio de discos de acreção e sobrevoos.

Os resultados foram publicados em Nature Astronomy em 30 de maio.

Durante a formação das estrelas, os discos de acreção surgem em torno de estrelas recém-nascidas. Esses discos de acreção, também conhecidos como "discos protoestelares", são um componente essencial na formação de estrelas. Os discos de acreção alimentam continuamente o gás nas protoestrelas do ambiente. Nesse sentido, são berços estelares onde nascem e crescem estrelas.

Para protoestrelas massivas, especialmente as primeiras do tipo O com mais de 30 massas solares, no entanto, o papel dos discos de acreção em sua formação não foi claro.

A uma distância de cerca de 26.000 anos-luz da Terra, o Centro Galáctico é um ambiente de formação de estrelas único e importante. Além do buraco negro supermassivo Sgr A*, o Centro Galáctico contém um enorme reservatório de gás molecular denso, principalmente na forma de hidrogênio molecular (H₂ ), que é a matéria-prima para a formação de estrelas. O gás começa a formar estrelas assim que o colapso gravitacional é iniciado.

No entanto, o ambiente no Centro Galáctico é único, com forte turbulência e fortes campos magnéticos, bem como forças de maré de Sgr A*, que afetam substancialmente a formação de estrelas nesta região.

Como a distância entre o Centro Galáctico e a Terra é enorme e existem contaminações complicadas em primeiro plano, as observações diretas de regiões de formação de estrelas ao redor do Centro Galáctico têm sido um desafio.

A equipe de pesquisa liderada pelo Dr. Lu usou as longas observações de linha de base do ALMA para alcançar uma resolução de 40 milissegundos de arco. Para se ter uma ideia de quão boa é essa resolução, ela permitiria que um observador em Xangai identificasse facilmente uma bola de futebol em Pequim.

Com essas observações ALMA de alta resolução e alta sensibilidade, os pesquisadores descobriram um disco de acreção no Centro Galáctico. O disco tem um diâmetro de cerca de 4.000 unidades astronômicas e envolve uma estrela em formação do tipo O com uma massa cerca de 32 vezes maior que a do Sol. Este sistema está entre as protoestrelas mais massivas com discos de acreção e representa a primeira imagem direta de um disco protoestelar no Centro Galáctico.

A descoberta sugere que estrelas massivas do tipo O inicial passam por uma fase de formação envolvendo discos de acreção, e esta conclusão é válida para o ambiente único do Centro Galáctico.

O mais interessante é que o disco exibe claramente dois braços espirais. Esses braços são frequentemente encontrados em galáxias espirais, mas raramente são vistos em discos protoestelares. Em geral, os braços espirais emergem nos discos de acreção devido à fragmentação induzida pela instabilidade gravitacional. No entanto, o disco descoberto nesta pesquisa é quente e turbulento, tornando-o capaz de equilibrar sua própria gravidade.

Ao tentar explicar esse fenômeno, os pesquisadores propuseram uma explicação alternativa – que as espirais foram induzidas por perturbações externas. Os pesquisadores propuseram essa explicação depois de detectar um objeto de cerca de três massas solares – possivelmente a fonte da perturbação externa – vários milhares de unidades astronômicas de distância do disco.

Para verificar essa proposição, os pesquisadores calcularam várias dezenas de órbitas possíveis desse objeto. Eles descobriram que apenas uma dessas órbitas poderia perturbar o disco ao nível observado. Posteriormente, eles realizaram uma simulação numérica na plataforma de supercomputação de alto desempenho do Observatório Astronômico de Xangai para traçar a trajetória do objeto intruso. Os cientistas conseguiram reproduzir com sucesso toda a história do objeto voando pelo disco há mais de 10.000 anos, quando teria provocado espirais no disco.

"A boa combinação entre os cálculos analíticos, a simulação numérica e as observações do ALMA fornecem evidências robustas de que os braços espirais no disco são relíquias do sobrevoo do objeto intruso", disse o Dr. Lu.

Essa descoberta demonstra claramente que os discos de acreção em estágios evolutivos iniciais da formação estelar estão sujeitos a processos dinâmicos frequentes, como flybys, e esses processos podem influenciar substancialmente a formação de estrelas e planetas.

Curiosamente, os sobrevoos também podem ter ocorrido em nosso próprio sistema solar:um sistema estelar binário conhecido como estrela de Scholz passou pelo sistema solar cerca de 70.000 anos atrás, provavelmente penetrando através da nuvem de Oort e enviando cometas para o interior do sistema solar.

O estudo atual sugere que para estrelas mais massivas, especialmente no ambiente de alta densidade estelar ao redor do Centro Galáctico, esses sobrevôos também devem ser frequentes. "A formação desta protoestrela massiva é semelhante aos seus primos de menor massa como o Sol, com discos de acreção e eventos de passagem envolvidos. Embora as massas estelares sejam diferentes, certos mecanismos físicos na formação de estrelas podem ser os mesmos. Isso fornece pistas importantes para resolver o mistério da formação massiva de estrelas", disse o Dr. Lu. + Explorar mais

Braços espirais em um disco de acreção jovem em torno de uma estrela bebê