Galáxias cheias de estrelas recém-nascidas contam uma história interessante

O universo está cheio de galáxias, que são preenchidos com estrelas. Em algum momento de sua vida, cada galáxia se formou com a formação de estrelas em vastas nuvens de gás hidrogênio. Ainda hoje, algumas galáxias parecem ter mais do que a quantidade usual de atividade de nascimento estelar e os astrônomos querem saber o porquê. Havia tantas estrelas nascendo em algumas galáxias em épocas anteriores que provavelmente pareciam explosões cósmicas de fogos de artifício. Os astrônomos se referem a esses viveiros de nascimento de estrelas como "galáxias de explosão estelar".

Principais tópicos: Galáxias Starburst

As galáxias de Starburst apresentam taxas incomuns de formação de estrelas, e essas explosões duram pouco tempo durante a longa vida da galáxia. Isso ocorre porque a formação de estrelas queima através das reservas de gás da galáxia muito rapidamente.

É provável que a explosão repentina do nascimento de uma estrela seja desencadeada por um evento específico. Na maioria dos casos, uma fusão de galáxias faz o truque. É quando duas ou mais galáxias se unem em uma longa dança gravitacional e eventualmente se fundem. Durante a fusão, os gases de todas as galáxias envolvidas são misturados. A colisão envia ondas de choque através dessas nuvens de gás, que comprimem os gases e provocam explosões de formação estelar.

As galáxias Starburst não são um tipo "novo" de galáxia, mas simplesmente uma galáxia (ou galáxias misturadas) em uma fase específica de sua evolução. Mesmo assim, existem algumas propriedades que aparecem na maioria das galáxias de explosão estelar:

• uma taxa de formação de estrelas muito rápida. Essas galáxias produzirão estrelas a taxas bem acima da taxa média da maioria das galáxias "regulares";
• disponibilidade de gás e poeira. Algumas galáxias podem ter taxas de formação de estrelas mais altas do que o normal, simplesmente devido ao seu alto volume de gás e poeira. No entanto, algumas galáxias de explosão estelar não têm reservas para justificar por que elas teriam taxas tão altas de formação de estrelas, portanto fusões podem não ser a única explicação;
• a taxa de formação de estrelas é inconsistente com a idade da galáxia. O ponto principal é que a taxa atual de formação de estrelas não poderia ter sido constante desde a formação da galáxia, dada sua idade. Uma galáxia mais velha simplesmente não teria gás suficiente para manter a ação do nascimento de estrelas por bilhões de anos. Em algumas galáxias de explosão estelar, os astrônomos veem uma súbita explosão de nascimento estelar, e muitas vezes a explicação é uma fusão ou encontro casual com outra galáxia.

Os astrônomos às vezes também comparam a taxa de formação de estrelas em uma galáxia em relação ao seu período de rotação. Se, por exemplo, a galáxia esgotar todo o gás disponível durante uma rotação da galáxia (dada a alta taxa de formação de estrelas), poderá ser considerada uma galáxia de explosão estelar. A Via Láctea gira uma vez a cada 220 milhões de anos; algumas galáxias ficam muito mais lentas, outras mais rápidas.

Outro método amplamente aceito para verificar se uma galáxia é uma explosão estelar é comparar a taxa de formação de estrelas com a idade do universo. Se a taxa atual esgotar todo o gás disponível em menos de 13,7 bilhões de anos, é possível que uma determinada galáxia esteja em um estado de explosão estelar.

A atividade de explosão estelar pode ocorrer em galáxias que variam de espirais para irregular. Os astrônomos que estudam esses objetos os classificam em subtipos que ajudam a descrever suas idades e outras características. Os tipos de galáxias Starburst incluem:

• Galáxias Wolf-Rayet: definido pela proporção de estrelas brilhantes que se enquadram na classificação Wolf-Rayet. Galáxias deste tipo têm regiões de alto vento estelar, impulsionadas pelas estrelas Wolf-Rayet. Esses monstros estelares são incrivelmente maciços e luminosos e têm taxas muito altas de perda de massa. Os ventos que eles produzem podem colidir com regiões de gás e impulsionar a rápida formação de estrelas.
• Galáxias compactas azuis: galáxias de baixa massa que antes eram consideradas galáxias jovens, começando a formar estrelas. No entanto, eles geralmente contêm populações de estrelas muito antigas. Isso geralmente é uma boa pista de que a galáxia é bastante antiga. Os astrônomos agora suspeitam que galáxias compactas azuis são realmente o resultado de fusões entre galáxias de idades variadas. Depois que colidem, a atividade de explosão de estrelas aumenta e ilumina as galáxias.
• Galáxias infravermelhas luminosas: galáxias obscuras e ocultas que são difíceis de estudar porque contêm altos níveis de poeira que podem obscurecer a observação. Tipicamente radiação infra-vermelha detectado por telescópios é usado para penetrar na poeira. Isso fornece pistas para o aumento da formação estelar. Alguns desses objetos foram encontrados para conter vários buracos negros supermassivos, que pode interromper a formação de estrelas. O aumento do nascimento de estrelas nessas galáxias deve ser o resultado de uma recente fusão de galáxias.

Embora a fusão de galáxias seja apontada como a principal causa do nascimento de estrelas nessas galáxias, os processos exatos não são bem compreendidos. Parcialmente, isso se deve ao fato de as galáxias de explosão estelar terem muitas formas e tamanhos, portanto, pode haver mais de uma condição que leva ao aumento da formação de estrelas. No entanto, para que uma galáxia de explosão estelar se forme, deve haver muito gás disponível para gerar as novas estrelas. Além disso, algo deve perturbar o gás, para iniciar o processo de colapso gravitacional que leva à criação de novos objetos. Esses dois requisitos levaram os astrônomos a suspeitar de fusões de galáxias e ondas de choque como dois processos que podem levar a galáxias de explosão estelar.

Duas outras possibilidades para a causa das galáxias de explosão estelar incluem:

• Núcleos galácticos ativos (AGN): Praticamente todas as galáxias contêm um buraco negro supermassivo em seu núcleo. Algumas galáxias parecem estar em um estado de alta atividade, onde o centro buraco negro está ejetando grandes quantidades de energia. Há muitas evidências para mostrar que a presença de um buraco negro pode prejudicar a atividade de formação de estrelas. No entanto, no caso desses chamados núcleos galácticos ativos, eles também podem, sob as condições certas, desencadear a rápida formação estelar como acúmulo de matéria em um disco e sua eventual ejeção longe do buraco negro podem criar ondas de choque que poderiam desencadear estrelas formação.
• Altas taxas de supernova:Supernovas são eventos violentos. Se a taxa de explosões aumentar devido à presença de um número muito alto de estrelas envelhecidas em uma área compacta, as ondas de choque resultantes poderão iniciar um rápido aumento na formação de estrelas. No entanto, para que esse evento ocorra, as condições teriam que ser ideais; mais do que nas outras possibilidades listadas aqui.

As galáxias de Starburst continuam sendo uma área ativa de investigação por astrônomos. Quanto mais eles descobrem, melhores os cientistas podem descrever as condições reais que levam às explosões brilhantes da formação estelar que povoam essas galáxias.

Editado e atualizado por Carolyn Collins Petersen.