Os aglomerados ou clusters estelares não são apenas bonitos de se olhar através de telescópios, mas também são a chave para desvendar os mistérios de como uma estrela nasce

Este mosaico do Telescópio WISE da NASA é da Nebulosa da Alma. É um aglomerado aberto de estrelas rodeado por uma nuvem de poeira e gás localizada a cerca de 6.500 anos-luz da Terra na constelação de Cassiopeia, perto da Nebulosa do Coração. Crédito da imagem: NASA / JPL-Caltech / UCLA

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O universo é um lugar complicado, cheio de coisas complicadas, da microescala dos átomos à macroescala dos aglomerados de galáxias. Em algum lugar no lado mais amplo desse espectro, os aglomerados de estrelas cadentes, que são mais ou menos exatamente o que seu nome indica. Aglomerados de estrelas são grupos de centenas a milhões de estrelas que fornecem aos astrônomos uma visão crucial da evolução estelar por meio de comparações das idades e composições das estrelas.

"Aglomerados de estrelas se formam a partir de grandes regiões interestelares de gás e poeira chamadas nuvens moleculares", disse Aaron M. Geller, astrônomo da Northwestern University. As áreas mais densas dessas nuvens moleculares colapsam em si mesmas para formar estrelas. Em alguns casos, as estrelas se dispersam após sua criação, disse Geller. "No entanto, se houver estrelas suficientes formadas perto o suficiente, elas podem permanecer ligadas gravitacionalmente e viver como um aglomerado de estrelas."

Mas os aglomerados de estrelas não são galáxias, que, de maneira confusa, também são grupos de estrelas gravitacionalmente ligados. "A diferenciação mais direta seria se um grupo de estrelas estivesse unidas por sua própria gravidade ou se você precisa ter matéria escura incluída nesse aglomerado para mantê-las unidas", disse Jason Steffen, professor assistente de física e astronomia na Universidade de Nevada, Las Vegas. Se houver matéria escura na mistura, então esse grupo de estrelas é provavelmente uma galáxia.

As galáxias também são geralmente maiores do que os aglomerados de estrelas. "As galáxias são como as cidades em que vivem os aglomerados de estrelas", disse Geller. "As galáxias podem conter milhares ou mais aglomerados de estrelas e muitas nuvens moleculares e matéria escura, etc."

Outro fator que diferencia os aglomerados de estrelas das galáxias é que, dentro de cada aglomerado, as estrelas têm aproximadamente a mesma idade e são feitas aproximadamente dos mesmos materiais, já que se formaram a partir da mesma nuvem molecular, de acordo com o Australia Telescope National Facility (ATNF). As estrelas dentro de uma galáxia, por outro lado, podem ter uma variedade de idades e uma variedade de composições, disse Steffen. É por isso que os aglomerados estelares são tão importantes para os astrônomos que estudam a evolução estelar.

"Se você tem um aglomerado de estrelas com 100 milhões de anos e um aglomerado de estrelas com um bilhão de anos, basicamente tem dois instantâneos da vida das estrelas", disse Steffen. Comparar os dois "ajuda a entender o que está acontecendo no interior das estrelas e como elas evoluíram ao longo de suas vidas", de acordo com Steffen.

Existem três tipos principais de aglomerados de estrelas: aglomerados globulares, aglomerados abertos e associações estelares, cada um dos quais com propriedades diferentes que fornecem informações diferentes aos astrônomos.

AGLOMERADOS GLOBULARES DE ESTRELAS

O aglomerado de estrelas globular NGC 6717 está localizado a cerca de 20.000 anos-luz da Terra, de acordo com a Agência Espacial Européia (ESA). Esta imagem foi obtida pelo Telescópio Espacial Hubble, que é gerido pela ESA e NASA. Crédito da imagem: ESA / Hubble e NASA / A. Sarajedini

Se vistos a olho nu, os aglomerados globulares parecem manchas fracas de luz contra a escuridão do espaço. Mas um telescópio revela sua verdadeira forma: milhares a milhões de estrelas têm uma forma esférica com um núcleo denso e brilhante.

Estrelas em aglomerados globulares se formaram nos primeiros dias do universo, cerca de 10 bilhões de anos atrás, de acordo com o Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics, tornando-as algumas das estrelas mais antigas que existem. Por serem tão antigas, elas são "pobres em metais", o que significa que não possuem os elementos pesados que não existiam no universo primitivo. (Esses elementos seriam criados posteriormente por supernovas.) Como os aglomerados globulares têm pouco gás e poeira sobrando, eles não produzem mais estrelas, de acordo com o ATNF.

Os astrônomos descobriram aproximadamente 150 aglomerados globulares na Via Láctea. Em contraste, a galáxia de Andrômeda tem cerca de 400, e a galáxia M87 tem mais de 10.000, de acordo com o Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics.

Alguns dos aglomerados globulares mais famosos incluem Omega Centauri, o maior aglomerado globular conhecido em nossa galáxia pela NASA, e M13, um dos mais brilhantes. Embora Ptolomeu tenha avistado Omega Centauri no segundo século DC, ele erroneamente acreditou que era uma estrela; Edmond Halley mais tarde identificou erroneamente como uma nebulosa em 1677, de acordo com a NASA. John Herschel determinou corretamente que se tratava de um aglomerado globular na década de 1830. O M13 foi descoberto por Halley em 1714, e Charles Messier o adicionou ao seu famoso catálogo em 1764, embora originalmente acreditasse que não continha nenhuma estrela. 

AGLOMERADOS ABERTOS

Ao contrário dos aglomerados globulares, os aglomerados abertos, também conhecidos como aglomerados galácticos, não têm uma forma distinta; suas estrelas estão vagamente agrupadas em um grupo amorfo gravitacionalmente ligado. Eles contêm apenas centenas ou milhares de estrelas, o que os torna muito menos densos que os aglomerados globulares. Os clusters abertos também são muito mais jovens, com o mais antigo tendo cerca de um bilhão de anos, de acordo com o Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics. Como tal, sua composição possui uma gama maior de elementos.

Essas diferenças estão interligadas. Todos os aglomerados de estrelas perdem estrelas ao longo do tempo em um processo chamado "evaporação", de acordo com Geller, e uma vez que aglomerados abertos com menos estrelas são mais fracamente ligados gravitacionalmente, é fácil para suas estrelas migrarem para longe do grupo quando puxadas por outro objeto, como uma nuvem molecular gigante. Mas essa não é a única maneira dos aglomerados abertos perderem estrelas.

"Como as estrelas orbitam em torno do aglomerado de estrelas, às vezes elas ficam muito próximas umas das outras", disse Geller. "Frequentemente, durante um encontro gravitacional próximo, por exemplo, um envolvendo três estrelas, uma estrela será ejetada do encontro em grande velocidade. Se essa velocidade for grande o suficiente, a estrela deixará o aglomerado inteiramente." (Geller ilustrou esse processo em um vídeo.)

O aglomerado aberto mais famoso é o das Plêiades, também conhecido como M45 ou as Sete Irmãs. Esse último apelido, entretanto, é uma espécie de má orientação; o aglomerado tem mais de 1.000 estrelas, de acordo com a NASA, embora apenas um punhado de suas estrelas mais brilhantes sejam visíveis a olho nu. Outros aglomerados abertos bem conhecidos incluem o Hyades, que é o aglomerado aberto mais próximo da Terra, e o Cluster Duplo, que compreende dois aglomerados lado a lado.

O Telescópio Espacial Hubble avistou este aglomerado aberto de estrelas, denominado NGC 299, na constelação sul de Toucana (O Tucano), a cerca de 200.000 anos-luz de distância. Também se encontra dentro da pequena nuvem de Magalhães, uma galáxia anã próxima à Via Láctea. O telescópio criou esta imagem com sua Câmera Avançada para Pesquisas. Crédito da imagem: ESA / Hubble & NASA

ASSOCIAÇÕES ESTELARES

Embora as associações estelares sejam agrupadas com aglomerados de estrelas, elas são um pouco diferentes. "As associações estelares são grupos de dezenas a centenas de estrelas que têm idades e metalicidade semelhantes, e estão se movendo aproximadamente na mesma direção dentro da galáxia, mas não estão gravitacionalmente vinculadas", disse Geller. Ele sugere que algumas associações estelares provavelmente já foram aglomerados abertos, mas devido à evaporação, eles não têm mais sua ligação gravitacional. 

RECURSOS ADICIONAIS

• Assista a um vídeo de Aaron Geller sobre as Plêiades, o mais famoso aglomerado aberto.
• Veja algumas das imagens de aglomerados de estrelas do Telescópio Espacial Hubble.
• Aprenda sobre o ciclo de vida das estrelas, incluindo a função dos aglomerados de estrelas.

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Referência:

WALDEK, Stefanie. What are star clusters? Space, 07, out. 2021. Disponível em: <https://www.space.com/star-clusters>. Acesso em: 12, out. 2021.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.