Estruturas antigas que ajudaram a formar a Via Láctea são identificadas

Astrônomos usaram o telescópio espacial Gaia para observar alguns dos primeiros blocos de construção da galáxia Via Láctea: duas antigas correntes de estrelas chamadas Shakti e Shiva, que ajudaram nossa galáxia a crescer e evoluir há mais de 12 bilhões de anos.

As correntes estelares, que receberam nomes de divindades hindus, parecem ser os remanescentes de duas galáxias que se fundiram com uma versão inicial da Via Láctea entre 12 bilhões e 13 bilhões de anos atrás, quando as primeiras galáxias estavam se formando pelo cosmos. As estruturas são tão antigas que se formaram bem antes das partes mais antigas e icônicas dos braços espirais e do disco central da Via Láctea.

Um estudo detalhando as observações foi publicado na quinta-feira (21) no The Astrophysical Journal.

“O que é realmente incrível é que podemos detectar essas estruturas antigas de todo modo,” disse a autora principal do estudo, Dra. Khyati Malhan, bolsista de pós-doutorado e Humboldt Research Fellow na Universidade de Estocolmo, na Suécia, em um comunicado. “A Via Láctea mudou tão significativamente desde que essas estrelas nasceram que não esperaríamos reconhecê-las tão claramente como um grupo – mas os dados sem precedentes que estamos obtendo do Gaia tornaram isso possível.”

Observar as maravilhas estelares de Shakti e Shiva poderia ajudar os astrônomos a desvendar os segredos dos primeiros dias da galáxia Via Láctea e a evolução de galáxias igualmente massivas pelo cosmos, de acordo com os pesquisadores.

Primeiros passos do crescimento da Via Láctea

O telescópio espacial Gaia, lançado em 2013 pela Agência Espacial Europeia (ESA), começou a observar o universo no ano seguinte. Os astrônomos usaram as observações do Gaia para descobrir estruturas previamente desconhecidas na Via Láctea, ajudando-os a montar a história da galáxia. O conjunto de dados do telescópio também forneceu aos astrônomos as posições, distâncias e movimentos de quase 2 bilhões de estrelas na galáxia.

Em 2022, o coautor do estudo Hans-Walter Rix e seus colegas usaram o Gaia para espiar o coração da Via Láctea e descobriram as estrelas mais antigas já encontradas na galáxia durante suas observações de “arqueologia galáctica”. Uma análise de dados de quase 6 milhões de estrelas observadas pelo Gaia e pelo Sloan Digital Sky Survey revelou duas correntes que pareciam se destacar das demais.

Os dados da pesquisa continham detalhes sobre a composição química das estrelas.

“Observamos que, para uma certa faixa de estrelas pobres em metal, as estrelas estavam aglomeradas em torno de duas combinações específicas de energia e momento angular,” disse Malhan.

Shakti e Shiva estão perto do coração da Via Láctea, e cada corrente é estimada incluir a massa de cerca de 10 milhões de sóis. Aqui, as estrelas antigas são todas similares em idade, órbita e composição, o que ajudou os astrônomos a determinar que ambas as correntes provavelmente eram fragmentos de uma fonte externa que se entrelaçaram e se tornaram parte da Via Láctea.

Os pesquisadores compararam a descoberta de Shiva e Shakti a encontrar os traços iniciais de um assentamento antigo que eventualmente cresceu para se tornar uma grande cidade moderna.

“As estrelas lá são tão antigas que faltam muitos dos elementos metálicos mais pesados criados mais tarde na vida do Universo. Esses metais pesados são aqueles forjados dentro das estrelas e espalhados pelo espaço quando elas morrem. As estrelas no coração de nossa galáxia são pobres em metal, então apelidamos esta região de ‘pobre coração velho da Via Láctea’,” disse Rix, diretor do departamento de galáxias e cosmologia do Instituto Max Planck de Astronomia na Alemanha, em um comunicado.

“Até agora, só tínhamos reconhecido esses fragmentos muito antigos que se uniram para formar o antigo coração da Via Láctea. Com Shakti e Shiva, agora vemos os primeiros pedaços que parecem comparativamente antigos, mas localizados mais longe. Estes significam os primeiros passos do crescimento de nossa galáxia em direção ao seu tamanho atual.”

Rastreando a evolução galáctica

A Via Láctea começou pequena e cresceu em tamanho à medida que se fundia com outras galáxias, ganhando estrelas, bem como hidrogênio para formar mais estrelas. Cada galáxia tem gás hidrogênio que ajuda no nascimento de estrelas. À medida que as galáxias se fundem e colidem, suas nuvens de gás hidrogênio são perturbadas, o que pode criar um frenesi de nascimento de estrelas.

Com o tempo, os longos filamentos de gás e poeira da Via Láctea se juntaram e resultaram na estrutura espiral moderna da galáxia hoje.

Gaia já ajudou os astrônomos a determinar quando a Via Láctea experimentou diferentes eventos de fusão no passado, e observações futuras poderiam desbloquear mais insights.

“Revelar mais sobre a infância de nossa galáxia é um dos objetivos do Gaia, e certamente está alcançando isso,” disse Timo Prusti, cientista do projeto para o Gaia na Agência Espacial Europeia, que não estava envolvido no estudo.

“Precisamos identificar as diferenças sutis, mas cruciais, entre as estrelas na Via Láctea para entender como nossa galáxia se formou e evoluiu. Isso requer dados incrivelmente precisos – e agora, graças ao Gaia, temos esses dados. À medida que descobrimos partes surpreendentes de nossa galáxia, como as correntes Shiva e Shakti, estamos preenchendo as lacunas e pintando uma imagem mais completa não apenas de nosso lar atual, mas também de nossa história cósmica mais antiga.”