4 grandes mistérios da Via Láctea que o próximo despejo de dados da missão Gaia pode resolver

Esta imagem mostra os caminhos de 40.000 estrelas localizadas a 326 anos-luz do sistema solar nos próximos 400.000 anos, com base em medições e projeções da espaçonave Gaia da Agência Espacial Européia. (Crédito da imagem: ESA/Gaia/DPAC)

 

Um tesouro de dados está pronto para responder a algumas grandes questões sobre nossa galáxia.

Os dados, compilados pela missão Gaia da Agência Espacial Europeia , contêm uma quantidade sem precedentes de informações sobre mais de 1 bilhão dos objetos mais brilhantes do céu. Os astrônomos esperam que os novos dados, que serão divulgados em 13 de junho, ajudem a resolver alguns dos principais mistérios sobre o nascimento e a vida da Via Láctea e das estrelas nela.

A missão Gaia foi lançada em 2013 e é conhecida por criar o mapa mais detalhado da Via Láctea , mapeando as posições, distâncias e velocidades precisas de quase 2 bilhões de estrelas. O próximo conjunto de dados adicionará uma nova dimensão: revelará as composições químicas de dezenas de milhões de estrelas, permitindo que os astrônomos respondam a perguntas importantes.

Pairando em torno do Lagrange Point 2 (não muito longe de outra missão inovadora, o Telescópio Espacial James Webb ), Gaia varre todo o céu a cada dois meses. Os 2 bilhões de objetos celestes que o telescópio vê representam apenas cerca de 1% do total de estrelas da Via Láctea. Mas com a ajuda de sofisticados algoritmos de computador e muito conhecimento científico, os astrônomos podem extrapolar essas medidas para aprender sobre a galáxia como um todo. 

Aqui estão alguns dos mistérios mais fascinantes que os exploradores da Via Láctea estão ansiosos para desvendar com os novos dados.

1. De onde vêm as estrelas?

Ao medir as posições, distâncias e velocidades precisas de grandes quantidades de estrelas , Gaia faz muito mais do que mapear a Via Láctea como ela é hoje. Como os objetos no universo seguem as regras da física , os astrônomos podem modelar as trajetórias passadas dessas estrelas e essencialmente reproduzir o filme da Via Láctea para trás e para frente milhões, ou mesmo bilhões, de anos. Mas isso já era possível com os dados divulgados anteriormente. Com o novo conjunto de dados, os astrônomos poderão procurar mais. 

Pela primeira vez, a equipe da missão Gaia lançará o que eles chamam de “parâmetros astrofísicos” para meio bilhão de estrelas. Esses parâmetros, derivados dos espectros de luz das estrelas medidos pelo Gaia (que são essencialmente as impressões digitais de como essas estrelas absorvem a luz), revelam informações sobre a composição química, massa, idade, temperatura e brilho de cada uma das estrelas medidas. E isso é um grande negócio, disse o cientista do projeto Gaia, Jos de Bruijne, ao Space.com.

A Via Láctea tem quatro braços espirais, mas os astrônomos ainda debatem sobre seus tamanhos e posições.(Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech) 

"Você realmente conhecerá as estrelas", disse De Bruijne. "Eles basicamente dizem quem são. É como ter um grupo anônimo de 500 milhões de pessoas e agora você conhece cada uma delas - seus nomes, quantos anos têm, de onde vieram. Para 30 milhões dessas estrelas, Gaia mediu a composição química das atmosferas estelares, que é idêntica à composição química das nuvens moleculares em que essas estrelas nasceram bilhões de anos atrás, disse De Bruijne. Ao combinar as informações sobre a composição química com a modelagem das trajetórias estelares, os astrônomos poderão rastrear grupos de estrelas até seus locais de nascimento dentro (mas também fora) da Via Láctea. 

"É realmente único que agora podemos fazer isso com um número tão alto de estrelas", disse De Bruijne. “Isso é algo que, de outra forma, é muito difícil e caro de fazer com telescópios terrestres, pois leva muito tempo”. 

2. Como a galáxia "se mantém" unida?

Embora Gaia esteja escaneando a Via Láctea desde 2014, ainda há muito que os astrônomos não entendem sobre a galáxia. Estudar nossa casa galáctica não é uma tarefa fácil. Por estarmos dentro da galáxia, não podemos "ver a floresta pelas árvores". É impossível até mesmo para Gaia espiar através das espessas nuvens de poeira e gás que obscurecem o centro da Via Láctea (onde o buraco negro supermassivo Sagitário A* recentemente fotografado se esconde) para o outro lado do disco galáctico. 

Mas através das melhorias graduais nos dados do Gaia – e com a ajuda de outras técnicas de observação, como a radioastronomia – o quadro geral está se formando, peça por peça. Isso significa que estamos chegando mais perto de resolver alguns dos grandes quebra-cabeças, incluindo a distribuição da matéria escura na galáxia. 

“Todas as coisas na galáxia estão exercendo gravidade em cada estrela, e essa gravidade determina o quão rápido a estrela se move”, disse De Bruijne. "Então, medindo os movimentos das estrelas, você também investiga a distribuição da matéria na Via Láctea. E isso é realmente importante para descobrir como a galáxia se mantém unida." 

Uma das incertezas persistentes relacionadas à distribuição de estrelas na Via Láctea é a estrutura espiral da marca registrada da galáxia. A maioria dos astrônomos concorda que a Via Láctea tem quatro braços espirais , os densos fluxos tortuosos de estrelas e gás que parecem emanar do centro da galáxia. Mas existem alguns pontos de discórdia em torno desses braços espirais: os astrônomos ainda debatem o tamanho e a proeminência dos braços individuais, bem como sua posição exata no disco da Via Láctea. Os novos dados podem ajudar a revelar a estrutura espiral com mais clareza. 

"Com os parâmetros astrofísicos que temos agora, podemos criar diretamente amostras de estrelas para casos científicos específicos", disse De Bruijne. "Sabemos que os braços espirais são feitos principalmente de estrelas jovens. É onde as estrelas se formam. Então, com os novos dados, podemos olhar, por exemplo, para estrelas que não têm mais de 100 milhões de anos." (Em termos estelares, 100 milhões de anos é a infância. Para comparação, nosso sol tem 4,6 bilhões de anos e morrerá em 5 bilhões de anos .) 

Novamente, Gaia não vê apenas os braços espirais como eles são hoje; permite aos astrônomos modelar a evolução dos braços no passado e no futuro.Com os novos dados, os astrônomos poderão olhar mais longe do sol , amostrando diretamente uma porção maior dos braços espirais da galáxia, Anthony Brown, astrônomo da Universidade de Leiden, na Holanda, e presidente do Gaia Data Processing and Analysis Consortium , disse ao Space.com. Ainda assim, entender a galáxia como um todo continuará sendo um desafio. 

3. O que aconteceu na "infância" da Via Láctea?

A Via Láctea cresceu ao longo de bilhões de anos devorando galáxias menores que caem em sua órbita.(Crédito da imagem: ESA/Gaia/DPAC)

As medições do Gaia permitem que os astrônomos realizem o que chamam de "arqueologia galáctica". Ao reconstruir as trajetórias de milhões de estrelas, eles podem aprender sobre eventos que aconteceram no passado distante, bilhões de anos atrás. Esses eventos envolvem colisões cataclísmicas com outras galáxias, cujas ondulações podem ser observadas na galáxia até hoje.  Uma das descobertas mais famosas que saíram dos primeiros lançamentos de dados do Gaia foi a colisão com uma galáxia menor chamada Gaia Enceladus , que aconteceu de 8 bilhões a 11 bilhões de anos atrás. Naquela época, a Via Láctea era muito menor do que é hoje e, quando devorou ​​o intruso menor, experimentou uma reviravolta considerável. 

Brown disse que a colisão com Gaia Enceladus foi "a última fusão significativa que a Via Láctea sofreu" em sua infância violenta. Ele espera que, com o novo conjunto de dados, os astrônomos possam olhar mais para trás na história da galáxia e rastrear algumas das colisões ainda mais antigas. 

"Já vimos alguns autores tentando olhar mais de 10 bilhões de anos no passado para os primeiros indícios da formação da Via Láctea, cerca de 12 [bilhões] ou 13 bilhões de anos atrás", disse Brown. "Com o novo lançamento, devemos ser capazes de fazer isso muito melhor, graças às informações astrofísicas que divulgaremos. Agora que conhecemos as idades e as composições químicas das estrelas, podemos descobrir a ordem do tempo em que os eventos aconteceu, e também podemos ver de onde as estrelas vieram originalmente."

A Via Láctea continua a consumir galáxias menores até hoje. As duas galáxias anãs conhecidas como a Grande Nuvem de Magalhães e a Pequena Nuvem de Magalhães , que orbitam nos arredores da Via Láctea, um dia serão completamente engolidas pela Via Láctea, mostram os modelos. Os restos de outras galáxias anãs podem ser rastreados nos dados de Gaia na forma de correntes estelares espalhadas pelo halo da Via Láctea, disse Brown. 

Assim como emergiu de colisões violentas, a Via Láctea um dia terá uma morte violenta. Cerca de 4,5 bilhões de anos a partir de agora, a Via Láctea colidirá com seu grande vizinho galáctico mais próximo , a galáxia de Andrômeda . Espera-se que essa colisão aconteça aproximadamente ao mesmo tempo que a morte do sol, então é improvável que a humanidade esteja por perto para vê-la. A nova divulgação de dados do Gaia pode, de fato, lançar alguma luz sobre esse evento cataclísmico, disse Brown. 

4. O que há de errado com o disco da Via Láctea?

A estrutura da Via Láctea com seu disco galáctico deformado giratório.(Crédito da imagem: Stefan Payne-Wardenaar; Inserção: NASA/JPL-Caltech; Layout: ESA)

Os dados anteriores de Gaia revelaram que o disco da Via Láctea é deformado , em vez de plano.  Ele também oscila como um pião enquanto gira em torno do centro da galáxia. Os astrônomos acham que essa oscilação resultou de um acidente galáctico não tão distante. Brown espera que os novos dados esclareçam mais sobre esse distúrbio e suas origens. A próxima divulgação de dados conterá informações sobre o movimento de mais de 30 milhões de estrelas na linha de visão de Gaia – ou seja, quão rápido elas se movem para perto ou para longe do telescópio, ou a chamada velocidade radial. Os lançamentos anteriores continham velocidades radiais de apenas 7 milhões de estrelas. Quanto mais informações os astrônomos tiverem, mais finos serão os detalhes que suas ferramentas de análise podem revelar sobre a galáxia. 

“Podemos tentar medir [a perturbação] em diferentes locais da galáxia ou ver como ela afeta certos tipos de estrelas”, disse Brown. "E isso nos diz muito sobre o que, exatamente, causou a perturbação do disco da Via Láctea. Esse é o tipo de coisa que você pode começar a fazer com essa amostra de dados muito mais expandida."

E mais ainda está por vir

- A Via Láctea tem um braço 'quebrado' que pode revelar sua história galáctica 

Gaia é atualmente a missão científica que mais gera trabalhos científicos e, segundo De Bruijne, o melhor ainda está por vir. O despejo de dados de 13 de junho também conterá o maior conjunto de informações sobre sistemas estelares binários na Via Láctea, e De Bruijne espera que os dados gerem descobertas inovadoras. 

Além disso, Gaia reuniu o maior banco de dados de composições químicas de asteroides do sistema solar . O consórcio que processa as medições de Gaia está desenvolvendo algoritmos cada vez melhores que permitem aos cientistas aprender mais sobre as estrelas que Gaia vê. A missão continuará a escanear o céu até 2025, quando ficará sem combustível. Espera-se que mais dois lançamentos de big data sigam o de 13 de junho e trarão novas surpresas, incluindo milhares de exoplanetas recém-descobertos , disse De Bruijne.

Fonte: Space.com