Um grupo de astrônomos liderado pelo Centro de Astrofísica das instituições Harvard e Smithsonian usou a arqueologia galáctica para descobrir o passado da Via Láctea pela primeira vez. Este método examina assinaturas químicas detalhadas no espaço para revelar como as galáxias se formam e evoluem ao longo do tempo.
Um estudo publicado hoje no Astronomia da naturezaapresenta uma nova forma de estudar como as galáxias distantes evoluem e cria um novo campo conhecido como “arqueologia extragaláctica”.
“Esta é a primeira vez que o método de arqueologia química foi usado com tantos detalhes fora da nossa galáxia”, diz a autora principal Lisa Kewley, professora de Harvard e diretora do Centro de Astrofísica. “Queremos entender como chegamos aqui. Como se formou a nossa Via Láctea e como acabamos respirando o oxigênio que respiramos agora?”
Imagens de NGC 1365 com pistas químicas
Para conduzir o estudo, os investigadores utilizaram os resultados do rastreio TYPHOON recolhidos pelo telescópio Irénée du Pont no Observatório Las Campanas. Eles se concentraram em NGC 1365, uma galáxia espiral próxima cujo amplo disco está voltado para a Terra, onde pode ser visto claramente. Isto permitiu aos cientistas ampliar e analisar regiões individuais onde as estrelas estão se formando ativamente.
Estrelas jovens e quentes emitem intensa radiação ultravioleta que energiza o gás próximo, explica Küley. Quando isso acontece, elementos como o oxigênio produzem linhas de luz estreitas e distintas que podem ser medidas.
Os astrónomos já sabem que os centros das galáxias tendem a ser mais ricos em elementos pesados como o oxigénio, enquanto as regiões exteriores contêm menos. Estes padrões são moldados por vários processos, incluindo quando e onde as estrelas se formaram e explodiram como supernovas, como o gás entrou ou saiu da galáxia e interações com outras galáxias no passado.
Rastreando 12 bilhões de anos de evolução da galáxia
Ao mapear como os níveis de oxigénio variam em NGC 1365 e comparar estas observações com a modelação avançada do projeto Illustris, a equipa reconstruiu como a galáxia evoluiu ao longo de 12 mil milhões de anos. Esta simulação traça o movimento do gás, a formação de estrelas, a atividade dos buracos negros e as mudanças químicas desde logo após o Big Bang até os dias atuais.
Os investigadores examinaram cerca de 20.000 galáxias simuladas e identificaram uma que se aproximava da NGC 1365. Esta comparação permitiu-lhes juntar as peças do provável crescimento e história de fusão da galáxia.
Suas descobertas mostram que a região central se formou precocemente e rapidamente ficou enriquecida em oxigênio. Em contraste, as regiões exteriores foram gradualmente criadas ao longo de milhares de milhões de anos por repetidas fusões com galáxias anãs mais pequenas. Os braços espirais externos provavelmente se formaram muito recentemente e foram alimentados por gás e estrelas que surgiram durante essas interações.
“É muito emocionante ver como as nossas simulações correspondem tão de perto aos dados de outra galáxia,” disse Lars Hernqvist, professor Mallinckrodt de Astrofísica em Harvard e astrónomo do CfA. “Este estudo mostra que os processos astronómicos que simulamos em computadores moldam galáxias como a NGC 1365 ao longo de milhares de milhões de anos.”
Uma nova ferramenta para compreender a formação de galáxias
No geral, os resultados sugerem que NGC 1365 começou como uma galáxia relativamente pequena e gradualmente cresceu numa enorme espiral através de numerosas fusões com os seus vizinhos mais pequenos.
Culley diz que o trabalho destaca como as assinaturas químicas no gás de uma galáxia podem ser usadas para revelar o seu passado, estabelecendo a arqueologia extragaláctica como uma nova e poderosa abordagem.
“Este estudo mostra muito bem como é possível fazer observações que são diretamente apoiadas pela teoria”, disse ela. “Acho que isso também afetará a forma como trabalhamos juntos como teóricos e observadores, porque este projeto era 50% de teoria e 50% de observação, e não era possível fazer um sem o outro. É necessário que ambos cheguem a essas conclusões.”
O que isso significa para a Via Láctea
Estudar galáxias como a NGC 1365, que tem semelhanças com a Via Láctea, pode ajudar os astrónomos a determinar se a história da nossa galáxia é típica ou invulgar, e a compreender melhor os diferentes caminhos que as galáxias podem seguir na sua evolução.
“Todas as galáxias espirais se formam de maneira semelhante?” – perguntou Kuley. “Existem diferenças entre a sua formação? Onde está distribuído o oxigénio agora? A nossa Via Láctea é diferente ou única de alguma forma? Estas são as questões que queremos responder.”
