Simulações de computador estãomostrando aos astrofisicos como aglomerados massivos de gás dentro das gala¡xias espalham algumas estrelas de suas a³rbitas, criando eventualmente o esmaecimento exponencial suave no brilho de muitos discos de gala¡xias.

Pesquisadores da Iowa State University, da University of Wisconsin-Madison e da IBM Research desenvolveram estudos avana§ados que começam háquase 10 anos. Eles se concentraram originalmente em como aglomerados massivos em gala¡xias jovens afetam as a³rbitas das estrelas e criam discos de gala¡xias com centros brilhantes desbotando para bordas escuras.

(Como Curtis Struck, um professor de física e astronomia do estado de Iowa, escreveu em um resumo de pesquisa de 2013: "Nos discos da gala¡xia, as cicatrizes de uma infa¢ncia difa­cil e manchas de adolescente, tudo se suaviza com o tempo."

Agora, o grupo écoautor de um novo artigo que diz que suas ideias sobre a formação de discos exponenciais se aplicam a mais do que gala¡xias jovens. a‰ também um processo robusto e universal em todos os tipos de gala¡xias. Afinal, os discos exponenciais são comuns em gala¡xias espirais, gala¡xias ela­pticas ana£s e algumas gala¡xias irregulares.

Como os astrofisicos podem explicar isso?

Usando modelos realistas para rastrear a dispersão de estrelas dentro das gala¡xias, "sentimos que temos uma compreensão muito mais profunda dos processos fa­sicos que resolvem este problema-chave de quase 50 anos", disse Struck.

Impulsos gravitacionais de aglomerados massivos alteram as a³rbitas das estrelas , descobriram os pesquisadores. Como resultado, a distribuição geral das estrelas do disco muda, e o perfil de brilho exponencial éum reflexo dessa nova distribuição estelar.

As descobertas dos astrofisicos são relatadas em um artigo publicado online recentemente pelo Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . Os co-autores são golpeados; Jian Wu, estudante de doutorado em física e astronomia no estado de Iowa; Elena D'Onghia, professora associada de astronomia em Wisconsin; e Bruce Elmegreen, um cientista pesquisador do Thomas J. Watson Research Center da IBM em Yorktown Heights, Nova York.

A última modelagem por computador - liderada por Wu - éa pedra angular de anos de melhorias no modelo, disse Struck. Modelos anteriores tratavam as forças gravitacionais dos componentes da gala¡xia de maneira mais aproximada e os pesquisadores estudaram menos casos.

Os modelos mais recentes mostram como aglomerados de estrelas e aglomerados de gases interestelares dentro das gala¡xias podem alterar as a³rbitas de estrelas próximas. Alguns eventos de dispersão de estrelas mudam significativamente as a³rbitas das estrelas, atémesmo pegando algumas estrelas em loops ao redor de aglomerados massivos antes que possam escapar para o fluxo geral de um disco de gala¡xia. Muitos outros eventos de espalhamento são menos poderosos, com menos estrelas espalhadas e as a³rbitas permanecem mais circulares.

"A natureza da dispersão émuito mais complexa do que imagina¡vamos anteriormente", disse Struck. "Apesar de toda essa complexidade em escalas pequenas, ainda éa média para a distribuição de luz suave em escalas grandes."

Os modelos também dizem algo sobre o tempo que leva para esses discos exponenciais de gala¡xias se formarem, de acordo com o artigo dos pesquisadores. Os tipos de aglomerados e densidades iniciais dos discos afetam a velocidade da evolução, mas não a suavidade final no brilho.

Velocidade, neste caso, éum termo relativo porque os prazos para esses processos são de bilhaµes de anos.

Ao longo de todos esses anos, e mesmo com gala¡xias modelo onde as estrelas são inicialmente distribua­das de várias maneiras, Wu disse que os modelos mostram a onipresença do processo de dispersão de estrelas para queda exponencial.

"A dispersão estelar émuito geral e universal", disse ele. "Funciona para explicar a formação de discos exponenciais em muitos casos."