Terzan 5: Webb e Hubble revelam relíquia da formação da Via Láctea

Terzan 5: Webb e Hubble revelam relíquia da formação da Via Láctea

O centro da Via Láctea guarda alguns dos ambientes mais densos, antigos e difíceis de observar da nossa galáxia. Entre nuvens de poeira, multidões de estrelas e estruturas que se misturam ao longo da linha de visão, existem objetos que funcionam como verdadeiras cápsulas do tempo. Um deles é Terzan 5.

Durante muito tempo, Terzan 5 foi tratado como um aglomerado globular, uma grande concentração esférica de estrelas antigas. Mas novas observações feitas com o Telescópio Espacial James Webb, combinadas com dados de longa duração do Telescópio Espacial Hubble, mostram que a história é muito mais complexa.

A NASA informa que Terzan 5 é um sistema estelar autocontido e autoenriquecido, com até quatro populações distintas de estrelas. Isso significa que ele não parece ter formado todas as suas estrelas de uma só vez, como seria esperado em um aglomerado globular típico. Em vez disso, preserva sinais de múltiplos episódios de formação estelar ao longo de bilhões de anos.

Essa descoberta transforma Terzan 5 em uma peça importante para entender a formação da própria Via Láctea. Ele pode ser um fragmento fóssil do bojo galáctico, ou seja, um remanescente de estruturas primordiais que ajudaram a construir a região central da nossa galáxia.

O que é Terzan 5?

Terzan 5 é um sistema estelar localizado no bojo da Via Láctea, a região central e densamente povoada da nossa galáxia. Ele foi descoberto em 1968 pelo astrônomo Agop Terzan e, por décadas, foi considerado um aglomerado globular.

Aglomerados globulares são grandes esferas de estrelas antigas, geralmente formadas em um único episódio principal de nascimento estelar. Por isso, seus membros costumam ter idades e composições químicas parecidas.

Terzan 5, porém, não se encaixa bem nessa definição. Observações anteriores já haviam mostrado que ele abrigava pelo menos duas populações estelares distintas. Agora, com a combinação de Webb e Hubble, os pesquisadores encontraram evidências de até quatro gerações de estrelas.

Essa característica muda a interpretação do objeto. Em vez de ser apenas um aglomerado globular comum, Terzan 5 parece ser o sobrevivente de um sistema muito mais massivo e complexo, capaz de reter gás, poeira e material enriquecido por supernovas para formar novas estrelas ao longo de bilhões de anos.

Por que Terzan 5 não é um aglomerado globular comum?

A principal diferença está na sua história de formação estelar.

Um aglomerado globular típico costuma ser dominado por uma população de estrelas muito antiga. Mesmo quando há pequenas variações químicas, a história geral é relativamente simples: muitas estrelas nascem em um período curto e envelhecem juntas.

Terzan 5 apresenta uma situação diferente. A NASA relata populações estelares com idades aproximadas de 12,5 bilhões, 4,7 bilhões, 3,8 bilhões e 2,5 bilhões de anos. Isso indica episódios separados de formação estelar, algo difícil de explicar em um aglomerado globular tradicional.

Para formar novas gerações de estrelas, um sistema precisa reter ou reacumular matéria-prima. Explosões de supernovas costumam expulsar gás e elementos pesados de sistemas pequenos. Terzan 5, no entanto, parece ter sido massivo o suficiente para manter parte desse material e usá-lo em novas rodadas de formação estelar.

O que significa “autoenriquecido”?

Em astronomia, um sistema autoenriquecido é aquele que consegue usar produtos de suas próprias gerações de estrelas para formar novas populações estelares.

Quando estrelas massivas explodem como supernovas, elas espalham elementos químicos pesados no ambiente ao redor. Esses elementos incluem oxigênio, ferro, silício e muitos outros componentes produzidos no interior das estrelas ou durante a explosão.

Se o sistema for pequeno demais, a energia dessas supernovas pode expulsar o gás e impedir novas formações estelares. Mas, se for suficientemente massivo, parte desse material enriquecido pode permanecer presa pela gravidade.

Em Terzan 5, os dados indicam que explosões de supernovas de gerações antigas enriqueceram o material usado para formar estrelas posteriores. Isso explica por que suas populações não têm apenas idades diferentes, mas também composições químicas distintas.

Como Webb e Hubble trabalharam juntos?

A descoberta só foi possível porque Webb e Hubble têm capacidades complementares.

O James Webb observou Terzan 5 no infravermelho próximo, usando sua câmera NIRCam. Essa faixa de luz é ideal para atravessar parte da poeira que obscurece o bojo da Via Láctea. Como Terzan 5 está em uma região muito empoeirada e cheia de estrelas, a visão infravermelha do Webb foi essencial para catalogar estrelas mais fracas e medir suas cores e brilhos.

O Hubble, por outro lado, forneceu algo que o Webb sozinho ainda não podia oferecer: uma longa base temporal. Observações separadas por cerca de 12 anos permitiram medir movimentos próprios das estrelas, ou seja, pequenos deslocamentos aparentes no céu.

Com esses movimentos, os pesquisadores conseguiram separar estrelas que realmente pertencem a Terzan 5 daquelas que apenas aparecem na mesma direção, mas fazem parte do bojo da Via Láctea. Essa limpeza da amostra foi fundamental para reconstruir a história real do sistema.

Por que o infravermelho foi tão importante?

O bojo da Via Láctea é uma região rica em poeira interestelar. Essa poeira bloqueia e espalha a luz visível, dificultando a observação de estrelas localizadas na direção do centro galáctico.

O infravermelho atravessa melhor a poeira do que a luz visível. Por isso, o Webb conseguiu enxergar estrelas que observações anteriores tinham dificuldade para detectar com precisão.

Isso é especialmente importante em Terzan 5 porque os cientistas precisavam medir estrelas fracas e identificar regiões específicas do diagrama cor-magnitude. Esse tipo de diagrama permite estimar idades estelares comparando brilho e cor com modelos de evolução das estrelas.

Em termos simples, o Webb ajudou a “limpar a cortina de poeira”, enquanto o Hubble ajudou a dizer quais estrelas pertencem ao sistema e quais são intrusas na linha de visão.

Quatro gerações de estrelas

A parte mais impressionante da descoberta é a identificação de múltiplas populações estelares.

A população mais antiga teria se formado há cerca de 12,5 bilhões de anos, quando a Via Láctea ainda estava se estruturando. Outra população, já conhecida anteriormente, foi refinada para cerca de 4,7 bilhões de anos.

Os novos dados também revelaram fortes evidências de populações mais recentes, uma com cerca de 3,8 bilhões de anos e outra com aproximadamente 2,5 bilhões de anos.

Essa sequência é extraordinária porque mostra que Terzan 5 não foi um sistema que formou estrelas uma vez e parou. Ele parece ter mantido uma história prolongada de formação estelar e enriquecimento químico.

Essa complexidade é justamente o que o aproxima mais de fragmentos primordiais de galáxias do que de aglomerados globulares simples.

O que é um “fragmento fóssil do bojo”?

A expressão fragmento fóssil do bojo não tem relação com fósseis biológicos. É uma metáfora usada para indicar que Terzan 5 preserva informações de uma fase antiga da formação da Via Láctea.

O bojo galáctico é a região central, mais arredondada e densa da Via Láctea. Modelos de formação galáctica sugerem que bojos podem se formar a partir da fusão e migração de grandes aglomerados de gás e estrelas nos primeiros tempos da galáxia.

Muitos desses blocos primordiais teriam se misturado completamente ao bojo ao longo de bilhões de anos. Terzan 5 parece ter escapado desse destino. Ele sobreviveu como uma espécie de “caroço” preservado dentro de uma massa maior já misturada.

Por isso, estudá-lo pode revelar como eram alguns dos blocos que contribuíram para construir a região central da Via Láctea.

Onde fica Terzan 5?

Terzan 5 fica na direção da região central da Via Láctea, no bojo galáctico. Do ponto de vista do céu terrestre, ele aparece próximo à região das constelações de Sagitário e Escorpião, onde também observamos a faixa brilhante e empoeirada do centro da nossa galáxia.

Essa localização torna o estudo difícil. Há muitas estrelas entre nós e Terzan 5, além de nuvens de poeira que atrapalham a observação em luz visível.

Por isso, a combinação de Webb e Hubble foi tão poderosa. Webb conseguiu atravessar melhor a poeira com visão infravermelha. Hubble forneceu a precisão temporal necessária para separar estrelas pertencentes a Terzan 5 de estrelas de primeiro plano ou de fundo.

Por que isso ajuda a entender a Via Láctea?

A Via Láctea não nasceu pronta. Ela se formou ao longo de bilhões de anos, por acúmulo de gás, formação de estrelas, fusões, migrações internas e interações gravitacionais.

O bojo central é uma das partes mais antigas e complexas da galáxia. Entender sua formação ajuda a reconstruir a história da Via Láctea como um todo.

Terzan 5 pode ser uma amostra preservada de um dos blocos que participaram desse processo. Se ele realmente for um fragmento fóssil do bojo, então carrega informações sobre como clumps primordiais de gás e estrelas sobreviveram, enriqueceram-se quimicamente e contribuíram para formar a região central galáctica.

Isso também tem relevância além da nossa galáxia. O Webb observa galáxias distantes e jovens no Universo primitivo, muitas delas com aparência irregular e cheia de aglomerados brilhantes. Terzan 5 pode ser um exemplo local, preservado, de estruturas que em outras galáxias só conseguimos ver a bilhões de anos-luz.

Qual é a relação com supernovas?

As supernovas são fundamentais para entender Terzan 5.

Quando estrelas massivas explodem, elas espalham elementos químicos pesados no espaço. Esses elementos passam a enriquecer o gás ao redor. Se esse gás permanece preso no sistema, futuras gerações de estrelas nascem com composições químicas diferentes.

A NASA informa que há evidências de explosões de supernovas poderosas em Terzan 5, capazes de produzir elementos pesados que foram incorporados por gerações posteriores de estrelas.

Esse processo cria um registro químico. Ao medir a composição das estrelas, astrônomos conseguem reconstruir parte da história de enriquecimento do sistema. É como ler camadas de uma árvore antiga, mas usando luz estelar em vez de anéis de crescimento.

Por que Liller 1 aparece nessa história?

Terzan 5 talvez não esteja sozinho. A NASA menciona Liller 1 como outro objeto já reclassificado de aglomerado globular para fragmento fóssil do bojo.

Assim como Terzan 5, Liller 1 também contém múltiplas gerações de estrelas, indicando uma história mais complexa que a de um aglomerado globular típico.

Isso sugere que a Via Láctea pode guardar outros sistemas semelhantes escondidos no bojo galáctico. A equipe liderada por Francesco Ferraro pretende examinar entre 40 e 50 aglomerados que orbitam dentro do bojo para verificar se eles têm uma única população estelar ou várias gerações.

Se mais objetos como Terzan 5 forem encontrados, os astrônomos poderão reconstruir melhor a população de blocos fósseis que ajudaram a formar a região central da Via Láctea.

Terzan 5 mostra estrelas novas?

Não no sentido de estrelas nascendo hoje. As populações mais jovens identificadas em Terzan 5 ainda têm bilhões de anos. A mais recente apontada pelo estudo tem idade aproximada de 2,5 bilhões de anos.

Isso pode parecer muito antigo para nós, mas em escala galáctica é relativamente recente quando comparado à população de 12,5 bilhões de anos.

O ponto central é que Terzan 5 formou estrelas em épocas separadas, e não em um único evento inicial. Isso exige uma história interna mais rica, com retenção de material e enriquecimento químico ao longo do tempo.

Portanto, a descoberta não mostra um berçário estelar atual. Ela revela um arquivo histórico de múltiplos episódios de formação estelar no passado.

Por que a descoberta não deve ser exagerada?

Terzan 5 é fascinante, mas é importante comunicar a descoberta com precisão.

Ele não é uma galáxia independente recém-descoberta. Também não é uma prova isolada de toda a história da Via Láctea. Ele é um sistema estelar peculiar, localizado no bojo galáctico, cuja composição e múltiplas populações sugerem uma origem mais complexa que a de aglomerados globulares comuns.

A expressão “relíquia da formação da Via Láctea” deve ser entendida como uma interpretação científica baseada em dados de idade, composição, movimento e estrutura. É uma hipótese forte, apoiada por observações, mas ainda parte de um quadro maior de pesquisa sobre o bojo galáctico.

O valor real da descoberta está em abrir uma janela para processos antigos de formação galáctica, sem transformar Terzan 5 em algo além do que os dados sustentam.

O que ainda falta descobrir?

Ainda há muitas perguntas em aberto sobre Terzan 5.

Os cientistas querem entender exatamente quão massivo era o sistema original antes de perder material ao longo de bilhões de anos. Também precisam refinar modelos de como ele reteve gás e elementos pesados suficientes para formar novas gerações de estrelas.

Outra questão é saber se Terzan 5 é raro ou se existe uma população maior de fragmentos fósseis escondida no bojo da Via Láctea. A busca por objetos semelhantes pode mudar nossa visão sobre como a região central da galáxia foi construída.

Também será importante combinar novos dados do Webb com espectroscopia em observatórios terrestres, como o Very Large Telescope e o Keck, para medir composições químicas com mais detalhe.

Conclusão: uma cápsula do tempo no coração da Via Láctea

Terzan 5 deixou de ser apenas um aglomerado estelar curioso e passou a ser uma das melhores pistas sobre a formação do bojo da Via Láctea. Observações do James Webb e do Hubble revelaram que ele contém até quatro populações distintas de estrelas, com idades que vão de cerca de 12,5 bilhões a 2,5 bilhões de anos.

Essa sequência mostra que o sistema teve uma história prolongada de formação estelar e enriquecimento químico. Para isso, Terzan 5 precisou ser suficientemente massivo para reter material produzido por supernovas e formar novas gerações de estrelas ao longo do tempo.

A interpretação mais provável é que Terzan 5 seja um fragmento fóssil do bojo, um remanescente de estruturas primordiais que contribuíram para formar a região central da Via Láctea, mas que nunca se misturou completamente ao restante do bojo.

O Webb trouxe a visão infravermelha necessária para atravessar a poeira. O Hubble trouxe a precisão temporal para separar estrelas reais do sistema de estrelas contaminantes da linha de visão. Juntos, os dois telescópios revelaram uma história escondida no coração da galáxia.

Terzan 5 é, portanto, uma cápsula do tempo estelar. Em suas múltiplas gerações de estrelas, ele preserva pistas de como a Via Láctea cresceu, se misturou e formou sua região central há bilhões de anos.

Fonte principal

Este artigo foi produzido com base na publicação da NASA Science: NASA Webb, Hubble Reveal History of Relic of Milky Way’s Formation, e no artigo científico The multi-age stellar populations of Terzan 5 as revealed by JWST.