Simple Science

Ciência de ponta explicada de forma simples

# Física# Astrofísica das Galáxias

Formação de Estrelas na Parte Externa da Via Láctea

Esse estudo examina as propriedades do gás que afetam a formação de estrelas na periferia da Via Láctea.

― 6 min ler


Desafios da Formação deDesafios da Formação deEstrelas na Parte Externada Via Lácteacondições únicas pra criar estrelas.A parte externa da Via Láctea tem
Índice

Na nossa galáxia, a Via Láctea, a formação de estrelas acontece em várias regiões. Um lugar que não foi muito estudado é a parte externa da galáxia. Essa área é longe do centro e tem condições diferentes das partes internas. Neste estudo, investigamos o gás na parte externa da Via Láctea e como ele se relaciona com a formação de estrelas.

Contexto do Estudo

Usamos um telescópio pra fazer mapas e medições detalhadas de um tipo específico de gás chamado HCN (Cianeto de Hidrogênio) e HCO (Íon Formil) na parte externa da Via Láctea. Esses gases são importantes porque ajudam a entender onde as estrelas são formadas. A parte externa da nossa galáxia fica entre 14 a 22 quiloparsecs do centro.

Selecionamos nove Nuvens Moleculares de pesquisas anteriores. Elas são grupos de gás e poeira que têm potencial pra formar novas estrelas. Olhando pra essas nuvens, queremos aprender mais sobre a estrutura delas e como elas se relacionam com a formação de estrelas.

Observações

Observamos linhas estreitas de gás, que ajudam a determinar várias propriedades do gás, como quão denso ele é. As linhas que detectamos mostraram que o HCN está presente, mas em níveis mais baixos comparado a outras áreas. A emissão de HCO foi mais forte, sugerindo condições diferentes nas partes externas da galáxia em relação às regiões internas.

Nuvens Moleculares e Formação de Estrelas

Nuvens moleculares têm um papel crucial na formação de estrelas. Elas são formadas por gás e poeira, que podem colapsar sob sua própria gravidade, levando à criação de estrelas. No nosso estudo, notamos que as nuvens que examinamos têm baixas densidades, tornando a formação de estrelas menos provável do que em regiões mais povoadas.

Nas nuvens estudadas, as emissões de gás mostraram que as linhas de HCN não são tão fortes quanto se esperava. Essa situação indica que as condições para formação de estrelas podem não ser tão favoráveis nessas regiões externas.

O Papel da Densidade do Gás

Quando falamos sobre densidade do gás, estamos nos referindo a quanto gás está presente em um certo volume. Nas nossas observações, encontramos que o gás de alta densidade, medido pelo HCN e HCO, não mostra uma forte correlação com a taxa de formação de estrelas. A formação de estrelas é geralmente medida pela emissão de luz infravermelha das nuvens.

Essa falta de conexão pode indicar que a galáxia externa não suporta a formação de estrelas tão eficientemente quanto as regiões internas, possivelmente devido a pressões de gás mais baixas.

Comparando a Parte Externa da Via Láctea com Outras Regiões

Diferentes regiões da galáxia têm condições diferentes. As regiões externas são mais frias e têm menos gás no geral. Comparações com áreas internas mostram que, embora a formação de estrelas ainda seja possível, ocorre a uma taxa mais lenta.

Na nossa pesquisa, descobrimos que a densidade do gás nas nuvens externas da Via Láctea é mais baixa do que em áreas mais próximas do centro. Essa baixa densidade significa que o gás não está tão concentrado, tornando mais difícil para novas estrelas se formarem.

Emissão de Gás e Taxa de Formação de Estrelas

As linhas de emissão que medimos, especialmente para HCN e HCO, refletem a densidade do gás. Quanto mais forte a emissão, mais gás está presente. No nosso estudo, as emissões de gás foram mais fracas do que em outras áreas, o que sugere que as regiões externas podem ser menos eficientes em termos de formação de estrelas.

Apesar das emissões fracas, observamos alguns sinais de estrelas jovens na região externa. No entanto, a taxa geral de formação de estrelas continua baixa, indicando que mesmo quando as condições permitem, a formação de novas estrelas não acontece com frequência.

A Importância da Metalicidade

Metalicidade se refere à quantidade de elementos mais pesados que hidrogênio e hélio no gás. Nas partes externas da Via Láctea, a metalicidade é mais baixa em comparação com as regiões internas. Essa metalicidade mais baixa pode afetar a formação de estrelas, já que a falta de metais pode levar a um resfriamento menos eficiente do gás, dificultando o colapso das nuvens e a formação de estrelas.

Descobrimos que as emissões de HCN eram particularmente fracas nessas regiões externas, o que pode estar ligado à baixa abundância de nitrogênio e oxigênio. As menores quantidades desses elementos podem dificultar a formação de estrelas ao limitar o crescimento das nuvens moleculares.

Conclusões e Resultados

No geral, nossa pesquisa revela que a parte externa da Via Láctea apresenta condições únicas para a formação de estrelas. A baixa densidade do gás, combinada com a metalicidade mais baixa, sugere um ambiente diferente em comparação com as partes internas da galáxia.

Em conclusão, embora estrelas possam se formar na parte externa da Via Láctea, o processo é menos eficiente. Entender essas diferenças é crucial enquanto continuamos a estudar os vários ambientes em que estrelas podem se formar dentro da nossa galáxia.

Implicações para Futuras Pesquisas

Estudos futuros podem se concentrar em como essas regiões externas evoluem ao longo do tempo e como as condições mudam devido à dinâmica da galáxia. Observações de longo prazo também podem revelar se a baixa taxa de formação de estrelas é uma tendência consistente ou se mudanças ocorrem devido a interações com outras regiões ou forças externas.

Agradecimentos

Agradecemos a todas as equipes que contribuíram para as observações e coleta de dados para este estudo. O apoio deles foi fundamental para tornar essa pesquisa possível.

Fonte original

Título: Dense gas and star formation in the Outer Milky Way

Resumo: We present maps and spectra of the HCN(1-0) and HCO$^+$(1-0) lines in the extreme outer Galaxy, at galactocentric radii between 14 and 22 kpc, with the 13.7 meter Delingha telescope. The 9 molecular clouds were selected from a CO/$^{13}$CO survey of the outer quadrants. The goal is to better understand the structure of molecular clouds in these poorly studied subsolar metallicity regions and the relation with star formation. The lines are all narrow, less than 2km/s at half power, enabling detection of the HCN hyperfine structure in the stronger sources and allowing us to observationally test hyperfine collision rates. The hyperfine line ratios show that the HCN emission is optically thin with column densities estimated at N(HCN)~$3x10^{12}$\scm. The HCO$^+$ emission is approximately twice as strong as the HCN (taken as the sum of all components), in contrast with the inner Galaxy and nearby galaxies where they are similarly strong. For an abundance ratio $\chi_{HCN}/\chi_{HCO^+} = 3$, this requires a relatively low density solution for the dense gas, with n(H2) $\sim 10^3 - 10^4$\ccm. The $^{12}$CO/$^{13}$CO line ratios are similar to solar neighborhood values, roughly 7.5, despite the low $^{13}$CO abundance expected at such large radii. The HCO$^+$/CO and HCO$^+$/$^{13}$CO integrated intensity ratios are also standard at about 1/35 and 1/5 respectively. HCN is weak compared to the CO emission, with HCN/CO $\sim 1/70$ even after summing all hyperfine components. At the parsec scales observed here, the correlation between star formation, as traced by 24~$\mu$m emission as is standard in extragalactic work, and dense gas via the HCN or HCO$^+$ emission, is poor, perhaps due to the lack of dynamic range. We find that the lowest dense gas fractions are in the sources at high galactic latitude (b>2, h>300pc above the plane), possibly due to lower pressure.

Autores: Jonathan Braine, Yan Sun, Yoshito Shimajiri, Floris F. S. van der Tak, Min Fang, Philippe André, Hao Chen, Yu Gao

Última atualização: 2023-06-08 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2306.05013

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2306.05013

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

Obrigado ao arxiv pela utilização da sua interoperabilidade de acesso aberto.

Mais de autores

Artigos semelhantes