Em uma das mais abrangentes pesquisas galáxias com múltiplos observatórios já realizadas, astrônomos acham que galáxias como a Via Láctea passaram por um “baby boom” estelar, produzindo estrelas a um ritmo prodigioso, cerca de 30 vezes mais rápido que o de hoje em dia.
O Sol, entretanto, é um “boomer” antigo. O frenesi de geração estelar da Via Láctea teve seu pico há 10 bilhões de anos, mas o Sol chegou tarde para a festa, formando-se há apenas uns 5 bilhões de anos. Naquela época, o ritmo de formação estelar em nossa galáxia havia se reduzido muito.
No entanto, ter perdido a festa pode não ter sido algo tão ruim assim. O surgimento tardio do Sol pode, na verdade, ter alimentado o crescimento dos planetas do sistema solar. Elementos mais pesados que o hidrogênio e o hélio eram mais abundantes mais recentemente no boom de formação estelar, quando estrelas de maior massa chegaram cedo ao final de suas vidas e enriqueceram a galáxia com matéria que serviu para a formação de planetas, e até mesmo de vida na Terra.
Os astrônomos não tem fotos dos anos da nossa Via Láctea formadora para poderem acompanhar a história do crescimento estelar, então estudaram galáxias de massa similar, encontradas em pesquisas profundas do universo. Quanto mais longe perscrutam o universo, mais para trás no tempo os astrônomos enxergam, porque a luaz das estrelas de épocas tão remotas só agora chega à Terra. A partir dessas pesquisas, recuando mais de 10 bilhões de anos no tempo, os pesquisadores montaram um álbum de imagens contendo cerca de 2.000 fotos de galáxias semelhantes à Via Láctea.
O novo censo fornece a mais completa visão até hoje obtida de como as galáxias semelhantes à Via Láctea cresceram durante os últimos 10 bilhões de anos até se trabnsformarem nas majestosas galáxias espirais da atualidade. O estudo em múltiplos comprimentos de onda vai do ultravioleta ao extremo infravermelho, combinando observações dos telescópios espaciais Hubble e Spitzer da NASA, do Observatório Espacial Herschel da Agência Espacial Europeia, e telescópios baseados em solo, inclusive o Telescópio Magalhães Baade, no Observatório de Las Campanas, no Chile.
“Esse estudo nos permite ver como a Via Láctea se parecia no passado,” disse Casey Papovich, da Texas A&M University em College Station, principal autor do artigo que descreve os resultados do estudo. “Ele mostra que essas galáxias sofreram uma grande mudança na massa de suas estrelas durante os últimos 10 bilhões de anos, aumentando por um fator de 10, o que confirma teorias a respeito de seu crescimento. E a maior parte daquele crescimento de massa estelar ocorreu dentro dos cinco primeiros bilhões de anos após seu nascimento.”
A nova análise reforça pequisas anteriores, que mostraram que galáxias semelhantes à Via Láctea começaram como pequenos grupos de estrelas. As galáxias absorveram grandes quantidades de gases, que defragraram uma explosão de nascimentos estelares.
O estudo revela uma forte correlação entre a formação estelar das galáxias e o crescimento da massa estelar. Então, quando as galáxias reduzem o ritmo de formação estelar, seu crescimento também diminui. “Eu creio que a prova sugere que podemos determinar a maior parte da formação de galáxias semelhantes à Via Láctea através de sua formação estelar,” disse Papovich. “Quando calculamos a taxa de formação estelar de galáxias semelhantes à Via Láctea no passado e acrescentamos todas as estrelas que elas teriam produzido, o resultado é muito consistente com o cresimento esperado da massa. Para mim, isso significa que estamos aptos a compreender o crescimento da galáxia "média" com a massa de galáxias semelhantes à Via Léctea.”
Os astrônomos selecionaram os progenitores semelhantes à Via Láctea vasculhando mais de 24.000 galáxias em todos os catálogos da pesquisa Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey (CANDELS), obtida através do Hubble, e a pesquisa FourStar Galaxy Evolution Survey (ZFOURGE), feita com o telescópio Magalhães.
Eles usaram dados da ZFOURGE, CANDELS, e de frequência próxima ao infravermelho do Spitzer para estudar as massas estelares das galáxias. As imagens da pesquisa CANDELS através do Hubble também forneceram informações estruturais a respeito do tamanho das galáxias e de como elas evoluíram. Observações do Spitzer e Herschel em infravermelho extremo ajudaram os astrônomos a determinar o ritmo de formação estelar.
Tradução de Luiz Leitão
In one of the most comprehensive multi-observatory galaxy surveys yet, astronomers find that galaxies like our Milky Way underwent a stellar “baby boom,” churning out stars at a prodigious rate, about 30 times faster than today.
Our sun, however, is a late “boomer.” The Milky Way’s star-birthing frenzy peaked 10 billion years ago, but our sun was late for the party, not forming until roughly 5 billion years ago. By that time the star formation rate in our galaxy had plunged to a trickle.
Missing the party, however, may not have been so bad. The sun’s late appearance may actually have fostered the growth of our solar system’s planets. Elements heavier than hydrogen and helium were more abundant later in the star-forming boom as more massive stars ended their lives early and enriched the galaxy with material that served as the building blocks of planets and even life on Earth.
Astronomers don’t have baby pictures of our Milky Way’s formative years to trace the history of stellar growth so they studied galaxies similar in mass to our Milky Way, found in deep surveys of the universe. The farther into the universe astronomers look, the further back in time they are seeing, because starlight from long ago is just arriving at Earth now. From those surveys, stretching back in time more than 10 billion years, researchers assembled an album of images containing nearly 2,000 snapshots of Milky Way-like galaxies.
The new census provides the most complete picture yet of how galaxies like the Milky Way grew over the past 10 billion years into today’s majestic spiral galaxies. The multi-wavelength study spans ultraviolet to far-infrared light, combining observations from NASA’s Hubble and Spitzer space telescopes, the European Space Agency’s Herschel Space Observatory, and ground-based telescopes, including the Magellan Baade Telescope at the Las Campanas Observatory in Chile.
“This study allows us to see what the Milky Way may have looked like in the past,” said Casey Papovich of Texas A&M University in College Station, lead author on the paper that describes the study’s results. “It shows that these galaxies underwent a big change in the mass of its stars over the past 10 billion years, bulking up by a factor of 10, which confirms theories about their growth. And most of that stellar-mass growth happened within the first 5 billion years of their birth.”
The new analysis reinforces earlier research which showed that Milky Way-like galaxies began as small clumps of stars. The galaxies swallowed large amounts of gas that ignited a firestorm of star birth.
The study reveals a strong correlation between the galaxies’ star formation and growth in stellar mass. So, when the galaxies slow down making stars, their growth decreases as well. “I think the evidence suggests that we can account for the majority of the buildup of a Milky Way-like galaxy through its star formation,” Papovich said. “When we calculate the star-formation rate of a Milky Way-like galaxy in the past and add up all the stars it would have produced, it is pretty consistent with the mass growth we expected. To me, that means we’re able to understand the growth of the ‘average’ galaxy with the mass of a Milky Way galaxy.”
The astronomers selected the Milky Way-like progenitors by sifting through more than 24,000 galaxies in the entire catalogs of the Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey (CANDELS), taken with Hubble, and the FourStar Galaxy Evolution Survey (ZFOURGE), made with the Magellan telescope.
They used the ZFOURGE, CANDELS, and Spitzer near-infrared data to study the galaxy stellar masses. The Hubble images from the CANDELS survey also provided structural information about galaxy sizes and how they evolved. Far-infrared light observations from Spitzer and Herschel helped the astronomers trace the star-formation rate.
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