Apesar do progresso recente, a questão do que regula a eficiência da formação de estrelas em galáxias continua sendo um dos problemas mais debatidos na astrofísica. De acordo com a imagem dominante, a formação de estrelas é regulada por turbulência e feedback, e a eficiência da formação de estrelas é de 1-2% por tempo de queda livre local. Em um cenário alternativo, a taxa de formação de estrelas em discos galácticos é linearmente proporcional à massa de gás denso acima de um limite de densidade crítica. Em uma nova pesquisa, o astrofísico da Université Paris-Sacla Michael Mattern e seus colegas tentaram discriminar entre essas duas imagens graças a observações de alta resolução do Experimento Pathfinder do Atacama (APEX) rastreando gás denso e objetos estelares jovens para uma amostra abrangente de 49 nuvens moleculares densas próximas.
Esta imagem composta mostra RCW 106, uma região de formação de estrelas localizada na constelação sul de Norma, a aproximadamente 12.000 anos-luz de distância da Terra. A imagem impõe um mapa vermelho de gás denso, fotografado com a câmera ArTéMiS no APEX, sobre uma imagem óptica tirada com o Telescópio de Rastreio VLT do ESO. Crédito da imagem: ESO / M. Mattern e outros.
Entender o que regula a eficiência da formação estelar nas nuvens moleculares gigantes das galáxias é uma questão fundamental em aberto na pesquisa sobre formação estelar.
Sabe-se que a taxa de formação de estrelas em múltiplas escalas em galáxias está fortemente correlacionada com a massa de gás molecular disponível.
No geral, observa-se que a formação de estrelas é um processo muito ineficiente.
“As nuvens vermelhas brilhantes vistas na imagem acima mostram regiões densas de gás onde novas estrelas estão nascendo na região RCW 106”, disseram os astrônomos em um comunicado.
“Mas apenas 1% desse gás realmente criará estrelas, e não sabemos por que essa porcentagem é tão baixa.”
“Sabemos que a formação de estrelas ocorre quando regiões dessas enormes nuvens de gás frio conseguem se aglomerar e eventualmente colapsar em estrelas recém-nascidas, o que acontece em uma densidade crítica.”
“Mas quando ultrapassamos essa densidade, regiões ainda mais densas produzem ainda mais estrelas, e isso poderia ajudar a explicar o mistério de 1%?”
Os novos resultados sugerem que esse não é o caso: regiões mais densas não são mais eficientes na formação de estrelas.
Segundo a equipe, isso talvez seja explicado pela maneira como essas nuvens mais densas se fragmentam em estruturas filamentosas e núcleos a partir dos quais as estrelas se formarão, mas ainda deixa muitas questões a serem respondidas.
“Nossos resultados sugerem que a eficiência da formação de estrelas não aumenta com a densidade acima do limite crítico e apoiam um cenário no qual a eficiência da formação de estrelas em gás denso é aproximadamente constante”, disseram os pesquisadores.
“No entanto, as medições de eficiência de formação de estrelas rastreadas por objetos estelares jovens de Classe I em nuvens próximas são mais inconclusivas, uma vez que são consistentes tanto com a presença de um limite de densidade quanto com uma dependência da densidade acima do limite.”
“No geral, sugerimos que a eficiência da formação de estrelas em gás denso é governada principalmente pela física da fragmentação de filamentos em núcleos protoestelares.”
O estudar aparecerá no jornal Astronomia e Astrofísica.
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M. Mattern e outros. 2024. Compreendendo a eficiência da formação de estrelas em gás denso: resultados iniciais da pesquisa CAFFEINE com ArTéMiS. A&Ano prelo; arXiv: 2405.15713
