Em antigos berçários estelares, algumas estrelas nascem de nuvens fofas

As estrelas formam-se em regiões do espaço conhecidas como “berçários estelares”, onde altas concentrações de gás e poeira se fundem para formar uma estrela bebé. Também chamadas nuvens moleculares, estas regiões do espaço podem ser maciças, estendendo-se por centenas de anos-luz e formando milhares de estrelas. E embora se saiba muito sobre o ciclo de vida de uma estrela graças aos avanços da tecnologia e das ferramentas de observação, os pormenores precisos permanecem obscuros. Por exemplo, será que as estrelas se formaram desta forma no início do Universo?

Publicados no The Astrophysical Journal, investigadores da Universidade de Kyushu, em colaboração com a Universidade Metropolitana de Osaka, descobriram que, no início do Universo, algumas estrelas podem ter-se formado em nuvens moleculares “fofas”. Os resultados foram obtidos a partir de observações da Pequena Nuvem de Magalhães e podem fornecer uma nova perspetiva sobre a formação de estrelas ao longo da história do Universo.

Na nossa galáxia Via Láctea, as nuvens moleculares que facilitam a formação de estrelas têm uma estrutura “filamentar” alongada com cerca de 0,3 anos-luz de largura. Os astrónomos acreditam que o nosso Sistema Solar se formou da mesma maneira, quando uma grande nuvem molecular filamentar se separou para formar um ovo estelar, também chamado núcleo de nuvem molecular. Ao longo de centenas de milhares de anos, a gravidade atrairia gases e matéria para os núcleos para criar uma estrela.

“Mesmo hoje em dia, o nosso conhecimento sobre a formação de estrelas ainda está em desenvolvimento, e compreender como é que as estrelas se formaram no universo primitivo é ainda mais desafiante”, explica Kazuki Tokuda, um pós-doutorado da Faculdade de Ciências da Universidade de Kyushu e primeiro autor do estudo.

“O universo primitivo era bastante diferente do atual, sendo maioritariamente povoado por hidrogénio e hélio. Os elementos mais pesados formaram-se mais tarde em estrelas de elevada massa. Não podemos voltar atrás no tempo para estudar a formação de estrelas no Universo primitivo, mas podemos observar partes do Universo com ambientes semelhantes aos do Universo primitivo”, adianta.

Análise de dados de 17 nuvens moleculares

A equipa concentrou-se na Pequena Nuvem de Magalhães (SMC), uma galáxia anã perto da Via Láctea a cerca de 20 000 anos-luz da Terra. A SMC contém apenas cerca de um quinto dos elementos pesados da Via Láctea, o que a torna muito próxima do ambiente cósmico do início do Universo, há cerca de 10 mil milhões de anos.

No entanto, a resolução espacial para observar as nuvens moleculares no SMC era muitas vezes insuficiente, e não era claro se a mesma estrutura filamentar podia ser vista.

Felizmente, o radiotelescópio ALMA, no Chile, era suficientemente potente para captar imagens de alta resolução da SMC e determinar a presença ou ausência de nuvens moleculares filamentares.

“No total, recolhemos e analisámos dados de 17 nuvens moleculares. Cada uma destas nuvens moleculares tinha estrelas bebés em crescimento com 20 vezes a massa do nosso Sol”, continua Tokuda. Descobrimos que cerca de 60% das nuvens moleculares que observámos tinham uma estrutura filamentar com uma largura de cerca de 0,3 anos-luz, mas os restantes 40% tinham uma forma “fofa”. Além disso, a temperatura no interior das nuvens moleculares filamentares era mais elevada do que a das nuvens moleculares fofas.”

Esta diferença de temperatura entre as nuvens filamentosas e as nuvens fofas deve-se provavelmente ao facto de a nuvem se ter formado há muito tempo. Inicialmente, todas as nuvens eram filamentares com temperaturas elevadas devido ao facto de as nuvens colidirem umas com as outras. Quando a temperatura é elevada, a turbulência na nuvem molecular é fraca. Mas à medida que a temperatura da nuvem desce, a energia cinética do gás que entra causa mais turbulência e suaviza a estrutura filamentar, resultando na nuvem fofa.

Se a nuvem molecular mantiver a sua forma filamentar, é mais provável que se parta ao longo da sua longa “corda” e forme muitas estrelas como o nosso Sol, uma estrela de baixa massa com sistemas planetários. Por outro lado, se a estrutura filamentar não puder ser mantida, pode ser difícil o aparecimento de tais estrelas.

“Este estudo indica que o ambiente, tal como um fornecimento adequado de elementos pesados, é crucial para manter uma estrutura filamentar e pode desempenhar um papel importante na formação de sistemas planetários”, conclui Tokuda.

“No futuro, será importante comparar os nossos resultados com observações de nuvens moleculares em ambientes ricos em elementos pesados, incluindo a galáxia Via Láctea. Esses estudos deverão fornecer novos conhecimentos sobre a formação e a evolução temporal das nuvens moleculares e do Universo.”