Novas pesquisas de astrônomos mostram que a borda externa da região da Via Láctea responsável pelo nascimento de novas estrelas pode estar mais próxima do centro da Via Láctea do que os modelos anteriores previam. Ao determinar com precisão as idades de mais de 100.000 estrelas gigantes, uma equipa de investigação internacional definiu claramente pela primeira vez a “fronteira” do disco de formação estelar da Via Láctea, descobrindo que a região onde ocorreu a recente actividade de formação estelar não se estende tanto quanto as pessoas esperavam.
Os modelos de evolução galáctica existentes geralmente acreditam que novas estrelas nascerão em um "retransmissão" de dentro para fora do disco galáctico, de modo que à medida que a distância do centro galáctico aumenta, a idade média das estrelas deve diminuir gradualmente. No entanto, a equipa observou duas tendências de idade completamente diferentes nos dados observacionais: na região interior do disco da Via Láctea, as estrelas ficam mais jovens à medida que se movem para fora; mas quando estão a cerca de 40.000 anos-luz de distância do centro da Via Láctea, esta tendência inverte-se subitamente e as estrelas exteriores tornam-se mais velhas. O resultado é uma curva de idade em forma de “U”, com as estrelas mais jovens concentradas em torno de um determinado raio. Esta estrutura é vista como um marcador distinto da borda externa do disco de formação estelar da Via Láctea.
Karl Fiteni, o primeiro autor do artigo e astrofísico da Universidade de Insubria, disse que até onde se estende o disco de formação estelar da Via Láctea sempre foi uma questão em aberto na "arqueologia galáctica". Agora, ao mapear a distribuição precisa da idade das estrelas em função do raio, os investigadores deram finalmente uma resposta quantitativa e clara. O estudo utilizou dois dados principais de pesquisa estelar: LAMOST-DR3 e APOGEE-DR17, combinados com a estimativa de distância da rede neural AstroNN e dados astrométricos de alta precisão de Gaia. A seleção da amostra foi limitada principalmente a estrelas próximas ao plano médio do disco galáctico e com órbitas altamente circulares para destacar tanto quanto possível as propriedades intrínsecas do próprio disco.
Os investigadores combinaram as idades das estrelas gigantes com resultados de simulação numérica para desenhar uma “impressão digital” da idade das estrelas na Via Láctea em função do raio, o que mostra claramente que existe um limite estrutural significativo entre 35.000 e 40.000 anos-luz. Este recurso é muito estável em diferentes dados de pesquisa e não tem nada a ver com o conjunto de dados utilizado. O raio correspondente também é altamente consistente com o chamado "raio de ruptura", onde o perfil de densidade estelar no disco galáctico é obviamente "quebrado", que é considerado a borda física do disco de formação estelar.
O co-autor Joseph Caruana, astrofísico da Universidade de Malta, salientou que os dados de alta precisão da idade estelar disponíveis hoje estão a tornar-se uma ferramenta poderosa para interpretar a história da Via Láctea, empurrando-nos para uma “nova era” de utilização de idades estelares para reconstruir a história da evolução da nossa própria galáxia. Para além desta borda do disco, a atividade de formação estelar atenuou-se significativamente e a densidade de massa do disco continua a diminuir, mas as observações ainda revelam a presença de um grande número de estrelas, o que levanta uma questão chave: se novas estrelas quase já não se formam no disco exterior, como é que estas estrelas aparecem aí?
A resposta dada pela pesquisa é “migração radial”. As estrelas podem lentamente "derivar" para fora do disco galáctico. Este processo é vividamente comparado a “surfar” na onda espiral do disco galáctico: as estrelas são como surfistas que usam as ondas para chegar à costa, agarrando os braços espirais que passam pela galáxia, orientando-se para deixar gradualmente o seu local de nascimento e mover-se mais para fora. Como esta migração é lenta e aleatória, quanto mais longe estiver, mais tempo as estrelas demoram a completar a sua migração. Portanto, as estrelas com a idade média mais alta estão reunidas no lado mais externo da área, longe do "vale" de idade.
Observações e simulações mostram que este "raio de ruptura" não é causado por enviesamentos estatísticos, tais como diferenças assumidas na posição do Sol ou tamanhos de amostra insuficientes noutras pesquisas, mas é o verdadeiro limite físico da estrutura do disco da Via Láctea. Este resultado apoia a visão de que a Via Láctea é uma típica galáxia de disco do tipo II (curva descendente), ou seja, fora do raio de quebra, o número de estrelas é mais abundante do que no modelo de disco exponencial simples. Acredita-se que esta estrutura se origine da competição entre o truncamento da formação estelar e a migração radial, e deixa um registro fóssil evolutivo em forma de "U" na distribuição da idade estelar.
A investigação relevante não só refina ainda mais a nossa compreensão da formação e evolução da Via Láctea, mas também fornece uma importante regra de referência para a compreensão de outros discos galácticos. O disco externo relativamente "silencioso" da Via Láctea na visão tradicional foi agora redesenhado como uma região dinâmica que evolui sob a ação conjunta da migração radial, ressonância orbital e formação estelar em declínio gradual. Suas complexas interações gravitacionais continuam a remodelar este espaço galáctico que já foi considerado "limitado e insípido".