25/03/2021 - 9:06
Dados do satélite de mapeamento estelar Gaia, da Agência Espacial Europeia (ESA), revelaram evidências substanciais de que o aglomerado de estrelas mais próximo do Sol está sendo desfeito pela influência gravitacional de uma estrutura massiva, mas invisível, em nossa galáxia.
Se for verdade, isso pode fornecer evidências para uma população suspeita de “sub-halos de matéria escura”. Consideradas relíquias da formação da Via Láctea, essas nuvens invisíveis de partículas agora estão espalhadas pela galáxia, formando uma subestrutura invisível que exerce uma influência gravitacional perceptível em qualquer coisa que se aproxime demais.
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A pesquisadora Tereza Jerabkova (ESA) e seus colegas, da ESA e do Observatório Europeu do Sul (ESO), fizeram a descoberta enquanto estudavam a maneira como um aglomerado de estrelas próximo está se fundindo com o plano de fundo geral das estrelas em nossa galáxia. Essa descoberta foi baseada no terceiro lançamento de dados (EDR3) do Gaia e nos dados do segundo lançamento. Um artigo sobre os achados foi publicado na revista “Astronomy and Astrophysics”.
As Híades e suas caudas de maré
A equipe escolheu as Híades como seu alvo porque esse é o aglomerado de estrelas mais próximo do Sol. O aglomerado está localizado a pouco mais de 153 anos-luz de distância de nós. É facilmente visível para os observadores do céu nos hemisférios norte e sul como uma forma de “V” facilmente visível de estrelas brilhantes que marcam a cabeça do touro na constelação de Touro. Além dessas estrelas brilhantes que se destacam, os telescópios revelam cerca de cem estrelas mais fracas contidas em uma região esférica do espaço, com aproximadamente 60 anos-luz de diâmetro.
Um aglomerado estelar perderá estrelas naturalmente porque, conforme essas estrelas se movem dentro do aglomerado, elas se puxam gravitacionalmente. Esse puxão constante muda ligeiramente as velocidades das estrelas, movendo algumas para as bordas do aglomerado. A partir daí, as estrelas podem ser varridas pela atração gravitacional da galáxia, formando duas longas caudas.
Uma cauda segue o aglomerado de estrelas, a outra sai à frente dele. Elas são conhecidas como caudas de maré e foram amplamente estudadas em galáxias em colisão. Mas ninguém as tinha visto a partir de um aglomerado estelar aberto próximo, até muito recentemente.
Localizando as caudas de marés das Híades. Crédito: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO; agradecimento: S. Jordan/T. Sagrista
A chave para detectar caudas de maré é identificar quais estrelas no céu estão se movendo de maneira semelhante ao aglomerado estelar. Gaia torna isso fácil porque mede com precisão a distância e o movimento de mais de 1 bilhão de estrelas em nossa galáxia. “Essas são as duas quantidades mais importantes de que precisamos para pesquisar as caudas das marés de aglomerados de estrelas na Via Láctea”, diz Tereza.
Estrelas em falta
As tentativas anteriores de outras equipes tiveram sucesso apenas limitado, porque os pesquisadores só procuraram por estrelas que correspondessem de perto ao movimento do aglomerado estelar. Isso excluiu membros que partiram no início de sua história de 600-700 milhões de anos e agora estão viajando em órbitas diferentes.
Para entender o alcance das órbitas a serem procuradas, Tereza construiu um modelo de computador que simularia as várias perturbações que as estrelas fugitivas do aglomerado poderiam sentir durante suas centenas de milhões de anos no espaço. Foi depois de executar esse código e comparar as simulações com os dados reais que a verdadeira extensão das caudas de maré das Híades foi revelada. Tereza e colegas encontraram milhares de ex-membros nos dados do Gaia. Essas estrelas agora se estendem por milhares de anos-luz através da galáxia em duas enormes caudas de maré.
Mas a verdadeira surpresa foi que a cauda da maré parecia ter estrelas faltando. Isso indica que algo muito mais brutal está ocorrendo do que o aglomerado de estrelas suavemente “dissolvendo-se”.
Evolução do aglomerado estelar Híades de cerca de 650 milhões de anos atrás até agora. Crédito: Jerabkova et al., A&A, 2021
Interação próxima
Fazendo novamente as simulações, Tereza mostrou que os dados poderiam ser reproduzidos se aquela cauda colidisse com uma nuvem de matéria contendo cerca de 10 milhões de massas solares. “Deve ter havido uma interação próxima com esse aglomerado realmente enorme, e as Híades acabaram de ser esmagadas”, diz ela.
Mas o que poderia ser esse amontoado? Não há observações de uma nuvem de gás ou aglomerado estelar tão massivo nas proximidades. Se nenhuma estrutura visível for detectada mesmo em futuras buscas direcionadas, Tereza sugere que o objeto pode ser um sub-halo de matéria escura. Esses são aglomerados naturais de matéria escura que parecem ajudar a moldar a galáxia durante sua formação. O novo trabalho mostra como Gaia está ajudando os astrônomos a mapear essa estrutura invisível de matéria escura da galáxia.
“Com o Gaia, a forma como vemos a Via Láctea mudou completamente. E com essas descobertas, poderemos mapear as subestruturas da Via Láctea muito melhor do que nunca”, afirma Tereza. Tendo provado a técnica com as Híades, Tereza e seus colegas agora estão estendendo o trabalho, procurando caudas de maré de outros aglomerados estelares mais distantes.
