A nova investigação oferece uma nova visão sobre como galáxias como a Via Láctea tomam forma, evoluem ao longo do tempo e desenvolvem estruturas químicas inesperadas nas suas estrelas.
Publicado em Avisos mensais da Royal Astronomical SocietyO estudo examina a origem de um mistério de longa data da Via Láctea: dois grupos bem definidos de estrelas com assinaturas químicas diferentes, uma característica conhecida como “bimodalidade química”.
Quando os investigadores observam estrelas próximas do Sol, identificam consistentemente duas categorias principais com base nas quantidades relativas de ferro (Fe) e magnésio (Mg) que contêm. Essas categorias criam duas “sequências” separadas nos gráficos químicos, embora se sobreponham em metalicidade (quão ricas são em elementos pesados como o ferro). Esta divisão incomum tem intrigado os astrônomos há anos.
Simulações mostram como a clivagem química pode ocorrer
Para descobrir porque é que esta estrutura aparece, investigadores do Instituto de Ciências Espaciais da Universidade de Barcelona (ICCUB) e do Centro Nacional de Investigação Científica (CNRS) utilizaram modelos informáticos avançados (chamados simulações Auriga) para recriar a formação de galáxias semelhantes à Via Láctea num universo virtual. Examinando 30 galáxias simuladas, a equipe procurou processos que poderiam ter formado essas sequências químicas.
Obter uma imagem mais clara da evolução química da Via Láctea está a ajudar os cientistas a compreender como a nossa galáxia, juntamente com outras, se formaram ao longo do espaço-tempo. Isto inclui Andrômeda, uma galáxia companheira próxima da Via Láctea, onde nenhuma bimodalidade química semelhante foi detectada até agora. As ideias deste trabalho também lançam luz sobre as condições do universo primitivo e o papel dos fluxos de gás e das fusões passadas.
“Este estudo mostra que a estrutura química da Via Láctea não é um modelo universal”, disse o autor principal Matthew Arkney, investigador do ICCUB e do Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC).
“As galáxias podem seguir caminhos diferentes para alcançar resultados semelhantes, e esta diversidade é fundamental para compreender a evolução das galáxias.”
Múltiplos caminhos para a estrutura química dupla da Via Láctea
Os resultados mostram que galáxias como a Via Láctea podem formar duas sequências químicas diferentes através de vários caminhos diferentes. Uma possibilidade é um ciclo de intensa formação estelar seguido por períodos mais calmos. Outra envolve variações no gás que entra na galáxia vindo de seus arredores.
O estudo também desafia uma explicação anterior para uma galáxia menor conhecida como Gaia-Sausage-Enceladus (GSE). Embora esta colisão anterior tenha afetado a Via Láctea, as simulações mostram que a divisão química não é necessária. Em vez disso, o gás pobre em metais do meio circungaláctico (CGM) parece desempenhar um papel central na formação do segundo ramo de estrelas.
Os investigadores descobriram que a forma específica das duas sequências químicas está intimamente relacionada com a história da formação estelar da galáxia.
Novas observações ajudarão a testar essas previsões
À medida que observatórios como o Telescópio Espacial James Webb (JWST) e missões futuras como PLATO e Chronos coletam dados mais precisos, os cientistas serão capazes de testar essas previsões de simulação e refinar modelos de evolução galáctica.
“Este estudo prevê que outras galáxias deverão exibir uma diversidade de sequências químicas. Isto será investigado em breve na era dos telescópios de 30 m, quando tais estudos em galáxias exteriores se tornarem comuns,” disse o Dr. Chervin Laporte do ICCUB-IEEC, CNRS-Observatoire de Paris e Kavli IPMU.
“Em última análise, também nos ajudará a refinar ainda mais o caminho evolutivo físico da nossa Via Láctea.”
