Andrômeda e a Via Láctea já estão trocando estrelas?

Costumo prolongar o fato surpreendente de que a Galáxia de Andrômeda, aquela mancha tênue e difusa logo na esquina da Praça de Pégaso, está vindo direto em nossa direção!

Ilustração artística da fusão Andrômeda/Via Láctea. Crédito: NASA; AESA; Z. Levay e R. van der Marel, STScI; T. Hallas; e A. Mellinger 

É claro que continuo a dizer às pessoas que isso ainda não acontecerá dentro de alguns bilhões de anos, mas um estudo recente sugere que já estamos vendo estrelas de hipervelocidade que já foram ejetadas de Andrômeda. É possível que as duas galáxias já tenham começado a trocar estrelas muito antes de se fundirem.

Tendemos a pensar nas estrelas como objetos fixos no céu, exceto pela sua lenta deriva para oeste através do céu à medida que a Terra gira. A realidade é diferente, as estrelas movem-se, mas devido às vastas distâncias no espaço interestelar, esse movimento não é em grande parte perceptível. Há exceções como a estrela de Barnard na constelação de Ophiuchus. Esta discreta estrela anã vermelha move 10,39 segundos de arco a cada ano (em comparação, a Lua cheia tem 1.900 segundos ou arco de diâmetro).

Outro tipo de estrela pode ser observado, as estrelas de hipervelocidade (HVSs), e estas estão entre os objetos mais rápidos da Galáxia. São definidas como estrelas que têm uma velocidade da ordem de 1.000 km por segundo e, em comparação, a Terra viaja pelo espaço a uma velocidade de cerca de 30 km por segundo! O primeiro foi descoberto em 2005, mas desde então foram encontrados vários HVS, e alguns deles têm potencial para escapar da Via Láctea.

Normalmente, o movimento das estrelas é o resultado do seu movimento em torno do centro de uma galáxia. Nossa própria estrela, o Sol, leva 220 milhões de anos para completar uma órbita do centro da Via Láctea. Acredita-se que a origem da alta velocidade do HVS resulte de interações gravitacionais entre estrelas binárias e buracos negros.

A ideia foi proposta por Jack Gilbert Hills, um dinamicista estelar, nascido em 15 de maio de 1943. Neste processo, um buraco negro (estelar ou buraco negro supermassivo no centro galáctico) captura um de um sistema estelar binário enquanto o outro é ejetado em alta velocidade. Outras teorias incluem a ejeção de um sistema estelar binário quando o outro se torna uma supernova ou de interações galácticas.

Impressão artística do satélite Gaia da ESA observando a Via Láctea (Crédito: ESA/ATG medialab; Via Láctea: ESA/Gaia/DPAC)

Para compreender as interações entre a Via Láctea e a Galáxia de Andrômeda, a equipe (liderada por Lukas Gülzow, do Instituto de Astrofísica da Alemanha) teve que passar por análises meticulosas. Primeiro tiveram que compreender o movimento relativo das duas galáxias, depois tiveram que modelar o potencial gravitacional de todo o sistema – esta é a aceleração total que actua sobre um objecto em qualquer posição em qualquer uma das galáxias em qualquer momento. Finalmente, a equipe poderia gerar simulações de movimento estelar para modelar as trajetórias dos HVSs.

O estudo calculou as trajetórias de 18 milhões de HVSs para dois cenários diferentes, levando em consideração as duas galáxias com massa igual e a outra com a Via Láctea tendo cerca de metade da massa da Galáxia de Andrômeda. As posições iniciais dos HVSs na simulação foram geradas aleatoriamente em torno do centro de Andrômeda. As direções de ejeção foram aleatórias e os resultados mostraram que 0,013 e 0,011 por cento dos HSV estão agora num raio de 50 kpc em torno do centro da Via Láctea.

Eles exploraram a velocidade dos HVSs na chegada com ambas as simulações de massa de galáxias e descobriram que muitos retêm aproximadamente sua velocidade inicial. Curiosamente, devido ao tempo necessário para a viagem, uma proporção significativa pode muito bem evoluir para fora da sequência principal durante a viagem. Alguns dos HVSs desaceleram o suficiente para serem capturados pela Via Láctea.

A equipe mapeou a posição simulada das estrelas em relação ao céu e comparou os dados com as posições estelares de alta velocidade dos dados do Gaia (versão 3) e encontrou a distribuição da posição simulada consistente com os dados do Gaia. O estudo conclui que é altamente provável que os HVS de Andrómeda possam de facto migrar para a Via Láctea.

Embora não sejam esperados aos milhares, espera-se que se distribuam igualmente em torno do centro da Via Láctea. Pode até ser possível detectá-los com base na velocidade e nas trajetórias estelares, mas agora são necessários mais estudos para dar o próximo passo.

Fonte: Universetoday.com