Partia-se de uma ideia aparentemente lógica: objectos mais pequenos deveriam libertar-se mais depressa. No caso de enxames estelares gigantes ainda enterrados nas suas nuvens de gás de nascimento, seria de esperar que os mais massivos precisassem de mais energia, mais tempo e mais “força” para abrirem caminho até ao exterior.
Essa suposição orientou anos de simulações. Depois, o James Webb apontou para quatro galáxias próximas e contabilizou quase 9.000 enxames jovens em diferentes fases de saída. O resultado contrariou a expectativa: os pesos-pesados já estavam cá fora. Quem permanecia preso no interior eram os mais leves.
Apanhar enxames a meio da fuga
A resposta surgiu com uma equipa internacional liderada por Alex Pedrini, astrónomo da Universidade de Estocolmo (SU). O grupo analisou imagens profundas de quatro galáxias vizinhas e identificou quase 9.000 enxames estelares jovens.
O facto de serem galáxias relativamente próximas foi decisivo. A abertura do espelho do Webb permitiu distinguir enxames individuais com dimensões de apenas algumas dezenas de anos-luz. Com esse nível de detalhe, tornou-se possível chegar a uma conclusão robusta.
Dois telescópios, quatro galáxias
O Hubble observa no visível. O James Webb trabalha no infravermelho, um regime que atravessa melhor o pó e revela o que está escondido. Ao combinar os dois, obteve-se uma leitura mais completa.
Nas imagens do Webb de M51, os enxames mais jovens surgem como pontos intensos dentro de bolsas de gás luminoso, onde a radiação das estrelas recém-nascidas já está a pressionar a nuvem a partir do interior.
Três fases de emergência
A equipa de Pedrini classificou cada um dos 9.000 enxames numa de três etapas. Os mais novos continuam alojados em nuvens compactas de gás e pó brilhantes, a irradiar por dentro, mas sem ainda terem rompido totalmente a “parede” do material envolvente.
Os enxames numa fase intermédia já sacudiram grande parte do pó, embora mantenham à volta um halo de gás luminoso. Já os totalmente expostos - os mais velhos - aparecem nas imagens ópticas do Hubble sem qualquer invólucro remanescente que os esconda.
Ao medir quantos enxames caíam em cada etapa, a equipa transformou uma fotografia instantânea num relógio. Não foi necessário acompanhar um enxame específico ao longo do tempo: a proporção entre fases indicou quanto dura cada uma.
Enxames massivos libertam-se
Os maiores enxames - os que têm mais de 10.000 vezes a massa do Sol - completam a sua saída em cerca de 5 milhões de anos. É rápido.
Os seus “irmãos” mais leves precisam de 7 a 8 milhões de anos para chegar ao mesmo ponto, ou seja, aproximadamente 1,5 vezes mais tempo. Até este trabalho, não existia uma medição clara que mostrasse para que lado a tendência se inclinava.
Os pesos-pesados passam também a maior parte do processo ainda envoltos num casulo poeirento de moléculas de carbono que brilham no infravermelho. Quando essas moléculas são destruídas, o restante gás é removido pouco depois.
Porque é que a massa muda tudo
Porque é que a massa altera a velocidade da libertação? Enxames mais massivos tendem a incluir estrelas mais massivas - estrelas que produzem ventos estelares intensos e radiação ultravioleta muito energética.
O estudo indica que a radiação e as ejecções deverão acelerar a limpeza do gás nos enxames maiores, embora o mecanismo exacto ainda esteja a ser esclarecido. Nos enxames pequenos, falta essa capacidade de “ataque”, e as nuvens de nascimento persistem durante mais tempo.
Os dados das quatro galáxias sugerem ainda que os enxames mais pesados poderão formar-se, à partida, em gás mais denso, o que também pode ajudar a explicar porque a remoção do material ocorre de forma mais rápida.
Este calendário condiciona a forma como a retroacção estelar actua à escala de uma galáxia. Segundo uma revisão da investigação sobre enxames, a maior parte do gás de qualquer galáxia nunca chega a transformar-se em estrelas. A radiação dos enxames mais brilhantes dispersa o restante gás para o meio interestelar mais amplo.
Problemas para a formação de planetas
Há uma consequência menos óbvia escondida neste factor temporal. Os planetas formam-se em discos de gás e pó em torno de estrelas jovens. Esses discos precisam de tempo e, além disso, beneficiam de continuar a ser alimentados pela nuvem circundante.
As estrelas que nascem no interior de um enxame massivo tendem a não ter nenhuma dessas vantagens. Quando o gás é limpo, os discos dessas estrelas ficam expostos directamente ao ultravioleta emitido por estrelas vizinhas, que os vai erodindo antes de haver tempo para crescer muito.
Se os enxames massivos limpam o gás em 5 milhões de anos em vez de 8, isso significa menos 3 milhões de anos disponíveis para a formação planetária avançar. Investigação recente sobre discos formadores de planetas sugere que este tempo perdido pode desviar a construção de planetas antes mesmo de arrancar.
O que vem a seguir
Estas conclusões dão às simulações um alvo concreto. Os modelos de galáxias têm tido dificuldade em reproduzir a forma como os enxames realmente limpam os seus berços, e agora existe uma escala temporal dependente da massa para ser testada.
“Este trabalho reúne investigadores que simulam a formação estelar e os que trabalham com observações, bem como grupos que estudam a formação de planetas”, afirmou Pedrini, autor principal do estudo.
Antes desta análise, a área não dispunha de uma medição limpa de como a massa do enxame altera o “relógio” de emergência em diferentes galáxias. Ao juntar a visão infravermelha do Webb ao arquivo óptico do Hubble, tornou-se possível fazer esta contagem.
O que fica claro agora é que os gigantes entre os enxames concluem a sua saída primeiro - e são também eles que fazem grande parte do trabalho ao inundar as suas galáxias com luz de alta energia.
Os futuros mapas sobre como as galáxias evoluíram, e sobre onde os planetas tiveram tempo para se formar dentro de enxames densos e concorridos, terão de incorporar esta diferença. O relógio dos enxames massivos é mais curto do que se assumia no campo.
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