Dados do satélite de mapeamento estelar Gaia da ESA revelaram evidências tentadoras de que o aglomerado de estrelas mais próximo do Sol está sendo interrompido pela influência gravitacional de uma estrutura massiva, mas invisível, em nossa galáxia.

Crédito: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO; acknowledgement: S. Jordan/T. Sagrista.

Se for verdade, isso pode fornecer evidências para uma população suspeita de 'subhalos de matéria escura'. Essas nuvens invisíveis de partículas são consideradas relíquias da formação da Via Láctea e agora estão espalhadas pela galáxia, formando uma subestrutura invisível que exerce uma influência gravitacional perceptível em qualquer coisa que se aproxime demais.

A pesquisadora Tereza Jerabkova da ESA e seus colegas da ESA e do Observatório Europeu do Sul fizeram a descoberta enquanto estudavam a maneira como um aglomerado de estrelas próximo estão se fundindo com o plano de fundo geral das estrelas em nossa galáxia. Esta descoberta foi baseada no terceiro lançamento de dados (EDR3) do Gaia e nos dados do segundo lançamento.

Crédito: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO; acknowledgement: S. Jordan/T. Sagrista

A equipe escolheu Hyades como seu alvo porque é o aglomerado de estrelas mais próximo do Sol. Ele está localizado a pouco mais de 153 anos-luz de distância e é facilmente visível para os observadores do céu nos hemisférios norte e sul como uma forma de 'V' conspícua de estrelas brilhantes que marcam a cabeça do touro na constelação de Touro. Além das estrelas brilhantes facilmente visíveis, os telescópios revelam cerca de cem estrelas mais fracas contidas em uma região esférica do espaço, com aproximadamente 60 anos-luz de diâmetro.

Um aglomerado de estrelas perderá estrelas naturalmente porque, conforme essas estrelas se movem dentro do aglomerado, elas se puxam gravitacionalmente. Este puxão constante muda ligeiramente as velocidades das estrelas, movendo algumas para as bordas do aglomerado. A partir daí, as estrelas podem ser varridas pela atração gravitacional da galáxia, formando duas longas caudas.

Uma cauda segue o aglomerado de estrelas, a outra sai à frente dele. Eles são conhecidos como caudas de maré e foram amplamente estudados em galáxias em colisão, mas ninguém nunca os tinha visto de um aglomerado de estrelas aberto próximo, até muito recentemente.

Crédito: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO; acknowledgement: S. Jordan/T. Sagrista.

A chave para detectar caudas de maré é identificar quais estrelas no céu estão se movendo de maneira semelhante ao aglomerado de estrelas. Gaia torna isso fácil porque mede com precisão a distância e o movimento de mais de um bilhão de estrelas em nossa galáxia. “Essas são as duas quantidades mais importantes de que precisamos para pesquisar as caudas das marés de aglomerados de estrelas na Via Láctea”, diz Tereza.

As tentativas anteriores de outras equipes tiveram sucesso apenas limitado, porque os pesquisadores só procuraram por estrelas que correspondessem de perto ao movimento do aglomerado de estrelas. Isso excluiu membros que partiram no início de sua história de 600-700 milhões de anos e agora estão viajando em órbitas diferentes.

Para entender o alcance das órbitas a serem procuradas, Tereza construiu um modelo de computador que simularia as várias perturbações que as estrelas fugitivas do aglomerado poderiam sentir durante suas centenas de milhões de anos no espaço. Foi depois de executar esse código e comparar as simulações com os dados reais que a verdadeira extensão das caudas de maré de Hyades foi revelada. Tereza e colegas encontraram milhares de ex-membros nos dados do Gaia. Essas estrelas agora se estendem por milhares de anos-luz através da galáxia em duas enormes caudas de maré.

Mas a verdadeira surpresa foi que a cauda da maré parecia ter estrelas faltando. Isso indica que algo muito mais brutal está ocorrendo do que quando o aglomerado de estrelas suavemente 'se dissolve'.

Crédito: Jerabkova et al., A&A, 2021

Fazendo novamente as simulações, Tereza mostrou que os dados poderiam ser reproduzidos se aquela cauda colidisse com uma nuvem de matéria contendo cerca de 10 milhões de massas solares. “Deve ter havido uma interação próxima com esse aglomerado realmente enorme, e o Hyades acabou de ser esmagado”, diz ela.

Mas o que poderia ser esse aglomerado? Não há observações de uma nuvem de gás ou aglomerado de estrelas tão massivo nas proximidades. Se nenhuma estrutura visível for detectada mesmo em futuras buscas direcionadas, Tereza sugere que o objeto pode ser um subhalo de matéria escura. Esses são aglomerados naturais de matéria escura que parecem ajudar a moldar a galáxia durante sua formação. Este novo trabalho mostra como o Gaia está ajudando os astrônomos a mapear esta estrutura invisível de matéria escura da galáxia.

“Com o Gaia, a forma como vemos a Via Láctea mudou completamente. E com essas descobertas, poderemos mapear as subestruturas da Via Láctea muito melhor do que nunca”, afirma Tereza. E tendo provado a técnica com o Hyades, Tereza e seus colegas agora estão estendendo o trabalho, procurando caudas de maré de outros aglomerados de estrelas mais distantes.

Nota: “As caudas de maré de 800pc do aglomerado de estrelas de Hyades: possível descoberta de superdensidades epicíclicas candidatas de um aglomerado de estrelas aberto” por Tereza Jerabkova et al. foi publicado online pela Astronomy and Astrophysics em 24 de março de 2021. https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202039949

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Fonte: ESA