Hubble resolve o mistério da fusão desde os primeiros anos da Via Láctea

A nossa galáxia natal, a Via Láctea, cresceu até ao tamanho atual, em parte devido ao consumo de galáxias mais pequenas. Agora, novos dados da NASA Telescópio Espacial Hubble mostra evidências definitivas de uma galáxia anã se fundindo com a jovem galáxia Via Láctea nas primeiras fases de sua evolução. Esta descoberta amplia o nosso conhecimento da história da nossa galáxia 1,8 mil milhões de anos mais atrás no tempo do que antes.

Os resultados foram publicados segunda-feira na revista Astronomia da Natureza.

A Via Láctea hoje é uma enorme galáxia espiral que abriga centenas de bilhões de estrelas. No entanto, a nossa galáxia nem sempre foi tão grande; cresceu formando novas estrelas a partir de suas nuvens de gás, bem como coletando estrelas, gás e matéria escura de outras galáxias através de fusões.

A fusão massiva mais recente na história da nossa galáxia ocorreu com a galáxia anã de Sagitário, começando há mais de 6 mil milhões de anos e continuando até hoje. Olhando para um passado ainda mais distante, os pesquisadores descobriram que a Via Láctea consumiu outra galáxia anã chamada Gaia-Salsicha-Encélado 10 bilhões de anos atrás. Esta antiga fusão afetou enormemente a estrutura do disco estelar da nossa galáxia. Outras fusões menores ocorreram entre os dois.

Mas a história da nossa galáxia não para por aí. Tanto as observações como as simulações sugeriram que outra grande fusão precedeu estas duas, embora as especificidades do evento tenham sido fortemente debatidas. Agora, o Hubble descobriu provas definitivas de uma fusão anterior que ocorreu há cerca de 11,8 mil milhões de anos, ou apenas 2 mil milhões de anos após o big bang.

“A nossa casa é a Via Láctea, mas não sabemos como a nossa casa foi construída”, disse Davide Massari, autor principal do Observatório de Astrofísica e Ciências Espaciais de Bolonha, em Itália. “Neste artigo descobrimos de onde veio o primeiro lote significativo de tijolos: uma galáxia anã que chamamos de LKH.”

Imensas pesquisas astronômicas e dados precisos de naves espaciais como as da ESA (Agência Espacial Europeia) Missão Gaia foram fundamentais para juntar as peças da história da nossa galáxia. Quanto mais para trás na história da nossa galáxia os cientistas tentam olhar, mais difícil se torna dizer o que aconteceu. Quando a nossa galáxia era jovem, era menor e muito mais próxima em tamanho das galáxias com as quais colidia. Foi também mais caótico e é possível que os sinais de fusões tenham sido apagados ao longo de milhares de milhões de anos.

Foi nesse passado obscuro que o Hubble olhou. Pesquisadores usaram o Hubble para estudar algumas das galáxias da Via Láctea aglomerados globulares: coleções imensas e aproximadamente esféricas de dezenas de milhares a alguns milhões de estrelas. Os aglomerados globulares contêm algumas das estrelas mais antigas da nossa galáxia e podem atuar como sítios arqueológicos cósmicos que preservam estrelas de outras galáxias que a Via Láctea coletou.

“Graças à alta resolução e profundidade das imagens do Hubble, pudemos medir a idade e o conteúdo metálico destes aglomerados com uma precisão sem precedentes,” disse Chiara Zerbinati, co-autora do estudo, Universidade de Bolonha, em Itália. “Juntamente com as medições de Gaia, isto permitiu distinguir uma população de aglomerados globulares diferentes dos outros. Estes são os aglomerados que nasceram em LKH e dizem-nos quando aquela galáxia foi devorada pela nossa e qual a sua massa.”

A equipe analisou observações do Hubble de 39 aglomerados globulares nos 20.000 anos-luz internos da nossa galáxia, onde as evidências das fusões mais antigas deveriam ser preservadas. Eles esperavam que esta amostra contivesse aglomerados globulares que se formaram na jovem galáxia Via Láctea, bem como aqueles coletados na galáxia anã Gaia-Salsicha-Enceladus há cerca de 10 bilhões de anos.

Usando as observações sensíveis do Hubble para determinar a idade precisa de cada aglomerado e a metalicidade associada – a abundância de elementos mais pesados ​​que o hélio – determinaram que havia uma terceira população de aglomerados globulares nas regiões internas da nossa galáxia. A equipa descobriu que estes aglomerados são mais antigos do que o grupo recolhido na fusão Gaia-Salsicha-Enceladus, mas mais jovens do que os nascidos na Via Láctea, independentemente do seu conteúdo metálico. Estes aglomerados, portanto, vieram de uma fusão separada e ainda anterior – na qual a Via Láctea absorveu uma galáxia anã contendo cerca de 500 milhões de vezes a massa do Sol em estrelas, uma fração significativa da massa da nossa galáxia na época. Eles nomearam esta galáxia anã 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 tão cedo na formação da 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 por estrelas nascidas apenas na nossa galáxia”, diz Massari. “Aqui, mostrámos que as estrelas nascidas em galáxias externas também precisam de ser consideradas.”

A equipa planeia continuar o seu trabalho para desvendar a história da Via Láctea, estudando os seus enxames globulares, com o objetivo de caracterizar todas as fusões massivas que a nossa galáxia sofreu ao longo da história cósmica.

“O Hubble está a observar enxames globulares que nunca foram estudados antes, e isto irá ajudar-nos a caracterizar os eventos de fusão que ocorrem há muito tempo na história da Via Láctea,” disse Fernando Aguado-Agelet, co-autor, Universidade de Vigo e Universidade de La Laguna, em Espanha.

O Telescópio Espacial Hubble está em operação há mais de três décadas e continua a fazer descobertas inovadoras que moldam a 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 operações missionárias em Goddard. O Space Telescope Science Institute em Baltimore, que é operado pela Associação de Universidades para Pesquisa em Astronomia, conduz operações científicas do Hubble para a NASA.