Impressão artística do Phoenix Stream em torno da Via Láctea. Imagem: James Josephides (Swinburne Astronomy Productions) e a colaboração S5Os astrônomos descobriram os restos de uma antiga família de estrelas que foi dilacerada por nossa galáxia, a Via Láctea, cerca de dois bilhões de anos atrás.
Essas estrelas mais velhas já ocuparam um aglomerado globular, uma formação esférica de estrelas, até serem lançadas no halo da Via Láctea a cerca de 60.000 anos-luz da Terra, formando um rio estelar chamado Corrente da Fênix. Este aglomerado globular passado, conhecido como o progenitor Phoenix, “aparentemente ocupa uma posição especial, que é distintamente diferente da atual população de aglomerados globulares observada no Universo local”, de acordo com um estudo publicado na quarta-feira dentro Natureza .
O que diferencia o Phoenix Stream é seu teor de metal excepcionalmente baixo – “metais” significando qualquer elemento mais pesado que hélio ou hidrogênio – que está muito abaixo do chamado “chão de metalicidade” que os cientistas pensavam ser necessário para formar aglomerados globulares. A descoberta desse extremo extremo derruba nossas ideias sobre como essas estruturas arredondadas se formam, o que, por sua vez, tem implicações para nossa compreensão da formação e evolução das galáxias em geral.
O progenitor da Fênix claramente nasceu há muito tempo, em um ambiente desprovido de elementos pesados, mas não está claro como ele sobreviveu às forças de maré da Via Láctea por tanto tempo. Tudo o que sabemos é que cerca de dois bilhões de anos atrás, nossa galáxia teve um controle gravitacional sobre esse aglomerado e jogou suas estrelas no halo galáctico, sugerindo que outros remanescentes estranhos também podem estar à espreita por aí.
“Estar envolvido em uma descoberta tão emocionante é incrível”, disse o principal autor Zhen Wan, estudante de doutorado da Universidade de Sydney, na Austrália, em um e-mail. “Deu muito trabalho, mas perceber que o Phoenix Stream vem de um aglomerado globular é muito surpreendente.
“A metalicidade de Phoenix, seu enriquecimento químico, é significativamente menor do que qualquer aglomerado globular conhecido na Via Láctea”, acrescentou. “Isso foi uma surpresa, pois todos os aglomerados globulares conhecidos parecem ter sido mais enriquecidos quimicamente do que Phoenix. A grande questão é por que!'
Uma pista importante é a evolução química das estrelas ao longo dos 13,8 bilhões de anos de história do cosmos. As primeiras estrelas do universo praticamente não continham metais, mas cada nova geração estelar forja elementos pesados como carbono, oxigênio, níquel, ferro e ouro, que são incorporados ao próximo lote de estrelas bebês. Dessa forma, as estrelas tendem a se tornar quimicamente mais complexas e ricas em metais ao longo do tempo, e sua metalicidade reflete as propriedades do gás do qual nasceram.
Digite: O fluxo de Phoenix. Esta fita de estrelas foi descoberta em 2016 pela Southern Stellar Stream Spectroscopic Survey Collaboration no Anglo-Australian Telescope, um projeto dedicado a encontrar e mapear correntes estelares no halo da Via Láctea.
A equipe de Wan conseguiu calcular o conteúdo metálico das estrelas da Fênix a partir dos padrões de sua luz. Isso levou à descoberta inesperada de que as abundâncias químicas (metálicas) do fluxo estavam abaixo de 0,3 a 0,4 por cento do Sol, que é o limite inferior do que os cientistas esperam ver nas estrelas do aglomerado globular.
“Nossa equipe ficou absolutamente empolgada quando descobrimos que a metalicidade do Phoenix Stream estava abaixo do piso de metalicidade”, disse Ting Li, astrofísico dos Observatórios Carnegie, coautor do estudo, em um e-mail. “Eu não podia acreditar no começo e pensei que tínhamos feito algo errado, mas várias pessoas verificaram isso de forma independente e finalmente estávamos confiantes de que era real.”
Mas, por mais excitante que a descoberta tenha sido, Li também apontou que “as metalicidades dos fluxos estelares não foram muito estudadas no passado devido à falta de observações”, e é por isso que a equipe espera encontrar mais desses estranhos fluxos pobres em metal em o futuro.
“Acho que precisamos de esforços de duas pontas”, explicou Li. “Um está no lado observacional: devemos verificar se há mais aglomerados globulares em nossa Via Láctea (ou aglomerados globulares interrompidos como o Phoenix Stream) que mostram metalicidades extremamente baixas.”
“O outro é sobre os modelos teóricos sobre a formação de aglomerados globulares, que os teóricos podem melhorar seu modelo para explicar essa descoberta e também prever o quão estranho esses sistemas existem”, acrescentou.
Até esse ponto, observatórios sofisticados, como o Telescópio Espacial James Webb da NASA ou a espaçonave Gaia da Agência Espacial Europeia, poderão rastrear mais desses cemitérios de aglomerados pobres em metal.
“Está claro que o progenitor do Phoenix Stream é diferente”, disse Wan. “Ele nasceu em um lugar, ou tempo, diferente de todos os outros aglomerados globulares, e por isso está nos dizendo algo importante sobre a formação de galáxias.”
“Com dados suficientes sobre essas estruturas antigas, seremos capazes de entender de forma abrangente as propriedades dos aglomerados globulares e das galáxias hospedeiras no universo primitivo e, em seguida, revelar a origem do progenitor do Phoenix Stream”, concluiu.