A Via Láctea está realmente se deformando?

Durante séculos, astrônomos estudaram a Via Láctea para entender melhor seu tamanho e estrutura. Os instrumentos modernos produziram observações inestimáveis ​​de nossa galáxia e de outras. Um estudo recente feito por uma equipe de astrônomos dos observatórios Astronômicos Nacionais da Academia Chinesa de Ciências (NAOC) mostraram que o disco da Via Láctea não é plano (como se pensava anteriormente). Com base em suas descobertas, parece que a Via Láctea se torna cada vez mais deformada e distorcida quanto mais longe se avança do núcleo.

Usando informações do segundo lançamento de dados de Gaia, uma equipe de cientistas fez estimativas refinadas da massa da Via Láctea. Crédito: ESA / Gaia / DPAC

O estudo que detalha suas descobertas apareceu recentemente na revista científica Nature, intitulada " Um mapa 3D intuitivo da precessão da urdidura galáctica traçada pelas cefeidas clássicas ". O estudo foi liderado por Xiaodian Chen, do Laboratório Principal de Astronomia Ótica do NAOC, e incluiu membros do Instituto Kavli de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Pequim e da Universidade Normal da China.

Galáxias como a Via Láctea consistem em finos discos de estrelas que orbitam em torno de uma protuberância central a cada poucas centenas de milhões de anos. Nessa protuberância, a força gravitacional de centenas de bilhões de estrelas e matéria escura mantém a matéria e o gás da galáxia juntos. No entanto, nas regiões mais distantes da galáxia, os átomos de hidrogênio que compõem a maior parte do disco de gás não estão mais confinados a um plano rarefeito.

As cefeidas clássicas são um tipo particular de jovens brilhantes gigantes amarelas e supergigantes que são 4 a 20 vezes mais massivas que o nosso Sol e até 100.000 vezes mais luminosas. Isso implica que elas têm vida curta, que às vezes dura apenas alguns milhões de anos antes de esgotar seu combustível. Elas também experimentam pulsações que podem durar dias ou mesmo um mês, o que os torna muito confiáveis ​​para medir as distâncias de outras galáxias.

galáxia da Via Láctea, perturbada pela interação das marés com uma galáxia anã, como previsto por simulações de N-corpo. Crédito: T. Mueller / C. Laporte / NASA / JPL-Caletch

Por causa de seu estudo, a equipe estabeleceu um modelo de Disco Galáctico em 3D com base nas posições de 1.339 Cefeidas Clássicas. A partir disso, eles foram capazes de fornecer fortes evidências de que o disco galáctico não está alinhado com o centro galáctico. De fato, quando visto de cima, o disco da Via Láctea aparecia em forma de S, com um lado curvando-se e o outro curvando-se para baixo.

Essas descobertas lembram o que os astrônomos observaram de uma dúzia de outras galáxias, que mostraram padrões espirais progressivamente distorcidos. Ao combinar seus resultados com essas observações, os pesquisadores concluíram que o padrão espiral da Via Láctea é provavelmente causado por forçantes rotacionais (também conhecidos como "torques") do disco interno.

Este último estudo forneceu um mapa atualizado dos movimentos estelares da nossa galáxia, que lançaria luz sobre as origens da Via Láctea. Além disso, também poderia reforçar nossa compreensão da formação de galáxias e da evolução do cosmos.
Fonte: National Astronomical Observatories of Chinese Academy of Sciences (NAOC) / Scientific Journal Nature.

Estamos no segundo estágio da Via Láctea

Desde o nascimento da astronomia moderna, os cientistas têm procurado determinar toda a extensão da Via Láctea e aprender mais sobre sua estrutura, formação e evolução. De acordo com as teorias atuais, acredita-se amplamente que a Via Láctea se formou logo após o Big Bang (cerca de 13,51 bilhões de anos atrás). Este foi o resultado do nascimento das primeiras estrelas e aglomerados de estrelas se unindo, assim como a adição de gás diretamente do halo Galáctico.

Desde então, acredita-se que várias galáxias tenham se fundido com a Via Láctea, o que desencadeou a formação de novas estrelas. Mas, de acordo com um novo estudo de uma equipe de pesquisadores japoneses, nossa galáxia teve uma história mais turbulenta do que se pensava anteriormente. De acordo com suas descobertas, a Via Láctea experimentou uma era inativa entre dois períodos de formação de estrelas que duraram bilhões de anos, efetivamente morrendo antes de voltar à vida novamente.

O estudo, intitulado "The formation of solar-neighbourhood stars in two  generations separated by 5 billion years" apareceu recentemente na revista científica Nature. O estudo foi conduzido por Masafumi Noguchi, um astrônomo do Instituto Astronômico da Universidade Tohoku, Japão. Usando uma nova idéia conhecida como “acréscimo de fluxo a frio”, Noguchi calculou a evolução da Via Láctea ao longo de um período de 10 bilhões de anos.

Essa ideia de acréscimo de gás frio foi proposta pela primeira vez por Avishai Dekel, a cadeira de Física Teórica de André Aisenstadt na Universidade Hebraica de Jerusalém  e seus colegas para explicar como as galáxias acumulam gás do espaço circundante durante sua formação. O conceito de formação de dois estágios também foi sugerido no passado por Yuval Birnboim,  um conferencista da Universidade Hebraica e seus colegas para explicar a formação de galáxias mais massivas em nosso Universo.

No entanto, depois de construir um modelo da Via Láctea usando dados de composição de suas estrelas, Noguchi concluiu que nossa própria galáxia também experimentou dois estágios de formação de estrelas. De acordo com seu estudo, a história da Via Láctea pode ser discernida observando as composições elementares de suas estrelas, que são o resultado da composição do gás a partir do qual elas são formadas.
Ao observar as estrelas no "bairro" Solar, muitas pesquisas astronômicas observaram que há dois grupos que possuem diferentes composições químicas. Um é rico em elementos como oxigênio, magnésio e silício (elementos alfa), enquanto o outro é rico em ferro. A razão para essa dicotomia tem sido um mistério de longa data, mas o modelo de Noguchi fornece uma resposta possível.

De acordo com esse modelo, a Via Láctea começou quando correntes de gás frio se acumularam na galáxia e levaram à formação da primeira geração de estrelas. Este gás continha elementos alfa como resultado de supernovas de tipo II de vida curta onde uma estrela sofre colapso do núcleo no final do seu ciclo de vida e depois explode liberando esses elementos no meio intergaláctico. Isso levou a primeira geração de estrelas a ser rica em elementos alfa.
Então, cerca de 7 bilhões de anos atrás, surgiram ondas de choque que aqueceram o gás a altas temperaturas. Isso fez com que o gás frio parasse fluir para a nossa galáxia, fazendo com que a formação de estrelas cessasse. Um período de dois bilhões de anos de dormência continuou em nossa galáxia. Durante esse período, supernovas do tipo Ia de vida longa que ocorrem em sistemas binários onde uma anã branca gradualmente extrai material de seu companheiro injetaram ferro no gás intergalático e mudaram sua composição elementar.

Com o tempo, o gás intergaláctico começou a esfriar emitindo radiação e começou a fluir de volta à galáxia há 5 bilhões de anos. Isso levou a uma segunda geração de formação estelar, que incluía nosso Sol, rico em ferro. Embora a formação de dois estágios tenha sugerido para galáxias muito mais massivas no passado, Noguchi foi capaz de confirmar que a mesma imagem se aplica à nossa própria Via Láctea.
Além disso, outros estudos indicaram que o mesmo pode ser o caso da vizinha mais próximo da Via Láctea, a galáxia de Andrômeda. Em suma, o modelo de Noguchi prevê que galáxias espirais massivas experimentam uma lacuna na formação de estrelas, enquanto galáxias menores produzem estrelas continuamente.

No futuro, as observações por telescópios existentes e de próxima geração provavelmente fornecerão evidências adicionais desse fenômeno e nos dirão muito mais sobre a formação de galáxias. A partir disso, os astrônomos também serão capazes de construir modelos cada vez mais precisos de como o nosso Universo evoluiu com o tempo.
Fonte: Universe Today e Revista Nature