Os aglomerados globulares, aglomerados deslumbrantes de até um milhão de estrelas antigas, estão entre os objetos mais antigos do Universo.
© ALMA/Hubble/B. Whitmore/K. Johnson/B. Saxton (galáxias Antenas)
A imagem acima mostra as galáxias Antenas, observadas no visível pelo Hubble (imagem de topo), foram estudadas com o ALMA, revelando nuvens gigantescas de gás molecular (imagem do centro à direita). Uma dessas nuvens (imagem inferior) é incrivelmente densa e massiva, e mesmo assim aparentemente sem estrelas, sugerindo que é o primeiro exemplo, já identificado, de um aglomerado globular pré-natal.
Apesar de abundantes dentro e ao redor de muitas galáxias, exemplos recém-nascidos são infimamente raros e nunca foram detectadas as condições necessárias para produzir novos, até agora.
Astrônomos que usavam o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) descobriram o que parece ser o primeiro exemplo conhecido de um aglomerado globular prestes a nascer: uma nuvem de gás molecular incrivelmente massiva e extremamente densa, mas livre de estrelas.
"Podemos estar testemunhando um dos mais antigos e extremos modos de formação estelar no Universo," afirma Kelsey Johnson, astrônoma da Universidade da Virginia em Charlottesville, EUA. "Este objeto impressionante parece que foi diretamente arrancado do Universo primitivo. Descobrir algo com todas as características de um aglomerado globular, mas que ainda não começou a produzir estrelas, é como encontrar um ovo de dinossauro prestes a eclodir."
Este objeto, denominado "Firecracker", está localizado a aproximadamente 50 milhões de anos-luz da Terra dentro de um famoso par de galáxias em interação (NGC 4038 e NGC 4039), conhecidas coletivamente como "Antenas". As forças de maré geradas pela fusão em curso estão desencadeando a formação de estrelas numa escala colossal, grande parte ocorrendo dentro de aglomerados densos.
No entanto, o que torna o Firecracker único é a sua massa extraordinária, o pequeno tamanho e a sua aparente falta de estrelas.
Todos os outros análogos de aglomerados globulares que foram observados até à data estão já repletos de estrelas. O calor e a radiação destas estrelas, portanto, alterou consideravelmente o ambiente circundante, apagando quaisquer evidências de uma formação mais fria e silenciosa.
Com o ALMA, os astrônomos foram capazes de encontrar e estudar em detalhe um exemplo imaculado de tal objeto antes de mudar para sempre as suas características únicas. Isto forneceu as condições que podem ter levado à formação de muitos, se não todos os aglomerados globulares.
© ALMA/K. Johnson (núcleos densos de gás molecular nas galáxias Antenas)
Imagem acima mostra núcleos densos de gás molecular nas galáxias Antenas. O objeto redondo e amarelo perto do centro pode ser o primeiro exemplo pré-natal, já identificado, de um aglomerado globular. Está rodeado por uma nuvem molecular gigante.
"Até agora, as nuvens com este potencial só têm sido vistas como 'adolescentes', depois da formação estelar ter começado," explica Johnson. "Isto significa que o berçário já havia sido perturbado. Para compreender a formação dos aglomerados globulares, precisamos de ver as suas verdadeiras origens."
A maioria dos aglomerados globulares formaram-se durante um verdadeiro "baby boom" há aproximadamente 12 bilhões de anos atrás, quando ocorreu a formação das primeiras galáxias. Cada contém até um milhão de estrelas de "segunda geração", densamente agrupadas. As estrelas de segunda geração são estrelas com visivelmente baixas concentrações de metais pesados, indicando que se formaram muito cedo na história do Universo. A nossa própria Via Láctea tem pelo menos 150 aglomerados deste gênero, embora possa ter muitos mais.
Por todo o Universo, formam-se ainda hoje aglomerados estelares de vários tamanhos. É provável, embora cada vez menos, que os maiores e mais densos continuem até tornarem-se aglomerados globulares.
"A probabilidade de sobrevivência de um aglomerado estelar jovem e massivo é muito baixa, cerca de 1%," comenta Johnson. "Várias forças externas e internas desmontam estes objetos, quer formando aglomerados abertos como as Plêiades ou desintegrando-se completamente para fazer parte do halo de uma galáxia."
Os astrônomos acreditam, no entanto, que o objeto que observaram com o ALMA, que contém 50 milhões de vezes a massa do Sol em gás molecular, é suficientemente denso para ter uma boa hipótese de se tornar "num dos sortudos".
Os aglomerados globulares evoluem para fora dos seus estágios embrionários (sem estrelas) muito rapidamente, até um milhão de anos. Isto significa que o objeto descoberto pelo ALMA está passando por uma fase muito especial da sua vida, fornecendo uma oportunidade única para estudar um componente importante do início do Universo.
Os dados do ALMA também indicam que a nuvem Firecracker está sob pressão extrema, aproximadamente 10.000 vezes maior que as pressões interestelares típicas. Isto apoia teorias anteriores de que são necessárias pressões elevadas para formar aglomerados globulares.
Ao explorar as galáxias Antenas, Johnson e colegas observaram a tênue emissão das moléculas de monóxido de carbono, o que lhes permitiu obter imagens e caracterizar nuvens individuais de poeira e gás. A falta de qualquer emissão térmica apreciável, o sinal revelador de gases aquecidos por estrelas vizinhas, confirma que este objeto recém-descoberto está ainda num estado pristino e imaculado.
Novos estudos com o ALMA poderão revelar exemplos adicionais de "proto-super-aglomerados estelares" nas Antenas e em outras galáxias em interação, lançando luz sobre as origens desses objetos antigos e sobre a função que desempenham na evolução galáctica.
Um artigo foi aceito para publicação na revista The Astrophysical Journal.
Fonte: National Radio Astronomy Observatory
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