O facilidade cósmica direcção estrela e formação do planeta

Para entender melhor este processo, uma equipe de astrônomos liderados por Jonathan Henshaw no Instituto Max Planck de Astronomia (MPIA) mediram o movimento de gás que flui a partir de escalas de galáxias até as escalas dos aglomerados de gás dentro do qual as estrelas individuais formam. Seus resultados mostram que o gás que flui através de cada escala está interligado dinamicamente: enquanto a formação de estrelas e do planeta ocorre em menor escala, esse processo é controlado por uma cascata de fluxos de matéria que começam em escalas galácticas. Estes resultados são publicados hoje na revista científica Nature Astronomia.

O gás molecular em galáxias é posto em movimento por mecanismos físicos, tais como a rotação galáctica, supernovas, campos magnéticos, turbulência, e gravidade, moldar a estrutura do gás. Compreender como esses movimentos impactar diretamente estrela e formação de planetas é difícil, porque requer quantificar o movimento de gás através de uma gama enorme em escala espacial e, em seguida, ligando este movimento para as estruturas físicas que observamos. instalações astrofísicos modernos agora rotineiramente mapear grandes áreas do céu, com alguns mapas contendo milhões de pixels, cada um com centenas de milhares de medições de velocidade independentes. Como resultado, a medição destes movimentos é tanto cientificamente e tecnologicamente desafiador.

A fim de enfrentar esses desafios, uma equipe internacional de pesquisadores liderados por Jonathan Henshaw no MPIA em Heidelberg estabelecido para medir movimentos de gás em toda uma variedade de diferentes ambientes usando observações do gás na Via Láctea e uma galáxia próxima. Eles detectar estes movimentos através da medição da alteração aparente na frequência de luz emitida pelas moléculas provocadas pelo movimento relativo entre a fonte de luz e o observador; um fenómeno conhecido como o efeito de Doppler. Através da aplicação de software romance desenhado por Henshaw e Ph.D. estudante Manuel Riener (um co-autor no papel; também em MPIA), a equipe foram capazes de analisar milhões de medições. "Este método permitiu-nos visualizar o meio interestelar de uma nova maneira", diz Henshaw.

Os investigadores encontraram que os movimentos moleculares de gás frio aparecer a flutuar na velocidade, reminiscente na aparência das ondas na superfície do oceano. Estas flutuações representam movimento de gás. "As flutuações em si não eram particularmente surpreendente, sabemos que o gás está se movendo", diz Henshaw. Steve Longmore, co-autor do estudo, com base em Liverpool John Moores University, acrescenta: "O que nos surpreendeu foi quão similar a estrutura velocidade destas diferentes regiões apareceu. Não importava se estivéssemos olhando para uma galáxia inteira ou um nuvem indivíduo dentro de nossa própria galáxia, a estrutura é mais ou menos o mesmo ".

Para entender melhor a natureza dos fluxos do gás, a equipe indicada várias regiões para exame minucioso, usando técnicas estatísticas avançadas para olhar para as diferenças entre as flutuações. Ao combinar uma variedade de diferentes medições, os pesquisadores foram capazes de determinar como as flutuações de velocidade depende da escala espacial.

"Uma característica pura das nossas técnicas de análise é que eles são sensíveis a periodicidade", explica Henshaw. "Se existem padrões de repetição nos dados, tais como as nuvens moleculares gigantes igualmente espaçados ao longo de um braço em espiral, que pode identificar directamente a escala em que as repetições de padrão." A equipe identificou três pistas de gás filamentosos, que, apesar de rastreamento muito diferentes escalas, tudo parecia mostrar estrutura que foi mais ou menos equidistante espaçadas ao longo de suas cristas, como contas em uma corda, se era nuvens moleculares gigantes ao longo de um braço espiral ou minúsculas "núcleos "formando estrelas ao longo de um filamento.

A equipe descobriu que as flutuações de velocidade associados com estrutura equidistantemente espaçadas todos mostraram um padrão distinto. "As flutuações parecer ondas oscilando ao longo das cristas dos filamentos, que tem uma amplitude e comprimento de onda bem definido," diz Henshaw adicionando, "O espaçamento periódico das nuvens moleculares gigantes em-grandes escalas ou individuais de formação de estrela núcleos em pequenas -scales é provavelmente o resultado de seus filamentos pais tornando-se gravitacionalmente instável. acreditamos que esses fluxos oscilatórios são a assinatura do gás fluindo ao longo dos braços espirais ou convergindo para os picos de densidade, fornecendo novo combustível para a formação de estrelas ".

Em contraste, a equipe verificou que as flutuações de velocidade medidos ao longo de nuvens moleculares gigantes, em escalas intermédias entre nuvens inteiras e os pequenos núcleos dentro deles, não mostram nenhuma escala característica evidente. Diederik Kruijssen, co-autor do estudo com base na Universidade de Heidelberg, explica: "As estruturas densidade e velocidade que vemos em nuvens moleculares gigantes são 'livre de escala', porque o gás turbulento flui gerando estas estruturas formam uma cascata caótico, revelando cada vez flutuações menores como você aumentar o zoom, bem como um brócolis Romanesco, ou um floco de neve Este comportamento livre de escala ocorre entre dois extremos bem definidas:. a grande escala de toda a nuvem, ea pequena escala dos núcleos que formam estrelas individuais. Nós descobrimos agora que estes extremos têm tamanhos característicos bem definida, mas entre eles as regras do caos ".

"Picture as nuvens moleculares gigantes como igualmente espaçados mega-cidades ligadas por estradas", diz Henshaw. "Do ponto de vista de olho de pássaros, a estrutura dessas cidades, e os carros e pessoas que se deslocam através deles, parece caótico e desordenado. No entanto, quando aumentar o zoom em estradas individuais, vemos pessoas que viajaram de longe escrevendo seu indivíduo edifícios de escritórios em uma forma ordenada. os edifícios de escritórios representam os núcleos densos e gás frio do que estrelas e planetas nascem ".

fonte: Max-Planck-Gesellschaft. "The cosmic commute towards star and planet formation." ScienceDaily. ScienceDaily, 7 July 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/07/200707113250.htm>.