As estrelas se formam em regiões do espaço conhecidas como berçários estelares, onde altas concentrações de gás e poeira se unem para formar uma estrela bebê. Também chamadas de nuvens moleculares, essas regiões do espaço podem ser massivas, abrangendo centenas de anos-luz e formando milhares de estrelas. E embora saibamos muito sobre o ciclo de vida de uma estrela graças aos avanços na tecnologia e ferramentas de observação, detalhes precisos permanecem obscuros. Por exemplo, as estrelas se formaram dessa forma no início do universo?

Em um artigo publicado no The Astrophysical Journal , pesquisadores da Universidade de Kyushu, em colaboração com a Universidade Metropolitana de Osaka, descobriram que no início do universo, algumas estrelas podem ter se formado em nuvens moleculares "fofas" . Os resultados foram obtidos a partir de observações da Pequena Nuvem de Magalhães e podem fornecer uma nova perspectiva sobre a formação de estrelas ao longo da história do universo.

Em nossa galáxia Via Láctea, as nuvens moleculares que facilitam a formação de estrelas têm uma estrutura "filamentar" alongada de cerca de 0,3 anos-luz de largura. Os astrônomos acreditam que nosso sistema solar foi formado da mesma forma, onde uma grande nuvem molecular filamentar se separou para formar um ovo estelar, também chamado de núcleo de nuvem molecular. Ao longo de centenas de milhares de anos, a gravidade atrairia gases e matéria para os núcleos para criar uma estrela.

"Mesmo hoje, nossa compreensão da formação de estrelas ainda está em desenvolvimento. Compreender como as estrelas se formaram no universo primitivo é ainda mais desafiador", explica Kazuki Tokuda, pesquisador de pós-doutorado na Faculdade de Ciências da Universidade de Kyushu e primeiro autor do estudo.

A equipe focou na Pequena Nuvem de Magalhães (SMC), uma galáxia anã perto da Via Láctea a cerca de 20.000 anos-luz da Terra. A SMC contém apenas cerca de um quinto dos elementos pesados da Via Láctea, tornando-a muito próxima do ambiente cósmico do universo primitivo, cerca de 10 bilhões de anos atrás. No entanto, a resolução espacial para observar as nuvens moleculares na SMC era frequentemente insuficiente, e não estava claro se a mesma estrutura filamentosa poderia ser vista.

Felizmente, o radiotelescópio ALMA no Chile foi poderoso o suficiente para capturar imagens de alta resolução do SMC e determinar a presença ou ausência de nuvens moleculares filamentosas.

"No total, coletamos e analisamos dados de 17 nuvens moleculares. Cada uma dessas nuvens moleculares tinha estrelas-bebês em crescimento com 20 vezes a massa do nosso sol", continua Tokuda. "Descobrimos que cerca de 60% das nuvens moleculares que observamos tinham uma estrutura filamentosa com uma largura de cerca de 0,3 anos-luz, mas os 40% restantes tinham uma forma 'fofa'. Além disso, a temperatura dentro das nuvens moleculares filamentosas era maior do que a das nuvens moleculares fofas."

Essa diferença de temperatura entre nuvens filamentosas e fofas provavelmente se deve a quanto tempo atrás a nuvem foi formada. Inicialmente, todas as nuvens eram filamentosas com altas temperaturas devido às nuvens colidindo umas com as outras. Quando a temperatura é alta, a turbulência na nuvem molecular é fraca. Mas conforme a temperatura da nuvem cai, a energia cinética do gás que entra causa mais turbulência e suaviza a estrutura filamentosa, resultando na nuvem fofa.

Se a nuvem molecular mantiver sua forma filamentosa, é mais provável que ela se quebre ao longo de sua longa "corda" e forme muitas estrelas como o nosso sol, uma estrela de baixa massa com sistemas planetários. Por outro lado, se a estrutura filamentosa não puder ser mantida, pode ser difícil que tais estrelas surjam.

"Este estudo indica que o ambiente, como um suprimento adequado de elementos pesados, é crucial para manter uma estrutura filamentosa e pode desempenhar um papel importante na formação de sistemas planetários", conclui Tokuda.

"No futuro, será importante comparar nossos resultados com observações de nuvens moleculares em ambientes ricos em elementos pesados, incluindo a galáxia Via Láctea. Tais estudos devem fornecer novos insights sobre a formação e evolução temporal de nuvens moleculares e do universo."