Nossa galáxia natal, a Via Láctea, cresceu até seu tamanho atual em parte ao consumir galáxias menores. Agora, novos dados do Hubble Space Telescope, da NASA, mostram evidências definitivas de que uma galáxia anã se fundiu com a jovem galáxia Via Láctea nas primeiras fases de sua evolução. Essa descoberta amplia nosso conhecimento sobre a história da nossa galáxia em 1,8 bilhão de anos além do que era possível anteriormente.
Os resultados foram publicados na segunda-feira na revista Nature Astronomy.
A Via Láctea atual é uma galáxia espiral massiva, lar de centenas de bilhões de estrelas. No entanto, nossa galáxia nem sempre foi tão grande; ela cresceu ao formar novas estrelas a partir de suas nuvens de gás e também ao incorporar estrelas, gás e matéria escura de outras galáxias por meio de fusões.
A fusão massiva mais recente na história da nossa galáxia ocorreu com a galáxia anã de Sagittarius, começou há mais de 6 bilhões de anos e ainda está em andamento. Ao olhar para um passado ainda mais distante, os pesquisadores descobriram que a galáxia Via Láctea consumiu outra galáxia anã, chamada Gaia-Sausage-Enceladus, há 10 bilhões de anos. Essa antiga fusão afetou profundamente a estrutura do disco de estrelas da nossa galáxia. Outras fusões menores ocorreram entre esses dois eventos.
Mas a história da nossa galáxia não para aí. Tanto observações quanto simulações sugeriram que outra grande fusão precedeu essas duas, embora os detalhes do evento tenham sido amplamente debatidos. Agora, o Hubble revelou evidências definitivas de uma fusão anterior, ocorrida há cerca de 11,8 bilhões de anos, ou apenas 2 bilhões de anos depois do big bang.
“Nossa casa é a galáxia Via Láctea, mas não sabemos como nossa casa foi construída”, disse Davide Massari, autor principal, do Observatório de Astrofísica e Ciências Espaciais de Bolonha, na Itália. “Neste artigo, descobrimos de onde veio o primeiro lote significativo de tijolos: uma galáxia anã que chamamos de LKH.”
Sítios arqueológicos cósmicos
Grandes levantamentos astronômicos e dados de alta precisão obtidos por naves espaciais, como os da missão Gaia, da ESA (Agência Espacial Europeia), foram fundamentais para reconstruir a história da nossa galáxia. Quanto mais os cientistas tentam recuar na história da nossa galáxia, mais difícil se torna determinar o que aconteceu. Quando nossa galáxia era jovem, era menor e tinha um tamanho muito mais próximo ao das galáxias com as quais colidia. Ela também era mais caótica, e é possível que os sinais das fusões tenham sido apagados ao longo de bilhões de anos.
Foi nesse passado nebuloso que o Hubble investigou. Os pesquisadores usaram o Hubble para estudar alguns dos aglomerados globulares da galáxia Via Láctea: imensas concentrações aproximadamente esféricas que reúnem de dezenas de milhares a alguns milhões de estrelas. Os aglomerados globulares contêm algumas das estrelas mais antigas da nossa galáxia e podem funcionar como sítios arqueológicos cósmicos, preservando estrelas de outras galáxias que a galáxia Via Láctea incorporou.
“Graças à alta resolução e à profundidade das imagens do Hubble, pudemos medir a idade e o conteúdo metálico desses aglomerados com uma precisão sem precedentes”, disse Chiara Zerbinati, coautora do estudo, da Universidade de Bolonha, na Itália. “Combinado com as medições da Gaia, isso tornou possível distinguir uma população de aglomerados globulares diferente das demais. Esses são os aglomerados que nasceram em LKH e nos dizem quando essa galáxia foi devorada pela nossa e qual era sua massa.”
A equipe analisou observações do Hubble de 39 aglomerados globulares na região interna de 20 mil anos-luz da nossa galáxia, onde as evidências das fusões mais antigas deveriam estar preservadas. Eles esperavam que essa amostra contivesse aglomerados globulares formados dentro da jovem galáxia Via Láctea, bem como aqueles incorporados da galáxia anã Gaia-Sausage-Enceladus há cerca de 10 bilhões de anos.
Usando as observações sensíveis do Hubble para determinar a idade precisa de cada aglomerado e sua metalicidade associada — a abundância de elementos mais pesados que o hélio —, eles determinaram que havia uma terceira população de aglomerados globulares nas regiões internas da nossa galáxia. A equipe descobriu que esses aglomerados são mais antigos que o grupo incorporado na fusão com Gaia-Sausage-Enceladus, mas mais jovens que os nascidos na Via Láctea, independentemente de seu conteúdo metálico. Portanto, esses aglomerados vieram de uma fusão separada e ainda mais antiga — na qual a galáxia Via Láctea absorveu uma galáxia anã que continha aproximadamente 500 milhões de vezes a massa do Sol em estrelas, uma fração significativa da massa da nossa galáxia naquela época. Eles deram a essa galáxia anã o nome Low-energy-Kraken-Heracles, ou LKH, em homenagem a três artigos de pesquisa anteriores que defenderam a ideia de uma fusão no início da história da nossa galáxia.
Uma fusão tão grande e tão antiga na formação da galáxia Via Láctea tem implicações profundas para a evolução da nossa galáxia.
“Alguns estudos anteriores argumentaram que as primeiras fases da evolução da nossa galáxia foram definidas apenas por estrelas nascidas em nossa galáxia”, afirma Massari. “Aqui, mostramos que estrelas nascidas em galáxias externas também precisam ser consideradas.”
A equipe planeja continuar seu trabalho para desvendar a história da Via Láctea estudando seus aglomerados globulares, com o objetivo de caracterizar todas as fusões massivas que nossa galáxia vivenciou ao longo da história cósmica.
“O Hubble está observando aglomerados globulares que nunca foram estudados antes, e isso nos ajudará a caracterizar os eventos de fusão que ocorreram em um passado distante da história da galáxia Via Láctea”, disse Fernando Aguado-Agelet, coautor, da Universidade de Vigo e da Universidade de La Laguna, na Espanha.
O Hubble Space Telescope está em operação há mais de três décadas e continua fazendo descobertas revolucionárias que moldam nossa compreensão fundamental do universo. O Hubble é um projeto de cooperação internacional entre a NASA e a ESA (Agência Espacial Europeia). O Goddard Space Flight Center, da NASA, em Greenbelt, Maryland, gerencia o telescópio e as operações da missão. A Lockheed Martin Space também apoia as operações da missão no Goddard. O Space Telescope Science Institute, em Baltimore, operado pela Association of Universities for Research in Astronomy, conduz as operações científicas do Hubble para a NASA.
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Ilustração da fusão de LKH com a Via Láctea
Há cerca de 12 bilhões de anos, uma galáxia anã conhecida como LKH colidiu com uma jovem Via Láctea e se fundiu a ela. Esta representação artística retrata essa colisão. O Hubble Space Telescope, da NASA, descobriu evidências definitivas dessa colisão ao estudar aglomerados globulares de estrelas.