O último evento de fusão da Via Láctea foi mais recente do que se pensava

A Via Láctea tem a mesma massa devido a colisões e fusões com outras galáxias. Este é um processo complicado e vemos a mesma coisa acontecendo com outras galáxias em todo o Universo. 

Atualmente, vemos a Via Láctea mordiscando suas duas galáxias satélites, a Grande e a Pequena Nuvens de Magalhães. O destino deles provavelmente está selado e eles serão absorvidos pela nossa galáxia. 

A nossa galáxia natal vista pelo satélite Gaia da Agência Espacial Europeia. Crédito da imagem: ESA/Gaia/DPAC

Os investigadores pensaram que a última grande fusão ocorreu no passado distante da Via Láctea, entre 8 e 11 mil milhões de anos atrás. Mas novas pesquisas amplificam a ideia de que foi muito mais recente: há menos de 3 mil milhões de anos.

Esta nova visão da nossa história galáctica vem da missão Gaia da ESA . Lançado em 2013, o Gaia está ativamente mapeando 1 bilhão de objetos astronômicos, principalmente estrelas. Ele os mede repetidamente, estabelecendo medições precisas de suas posições e movimentos.

Um novo artigo publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society apresenta as descobertas. É intitulado “ Os detritos da 'última grande fusão' são dinamicamente jovens. ” O autor principal é Thomas Donlon, pesquisador de pós-doutorado em Física e Astronomia na Universidade do Alabama, Huntsville. Donlon estuda fusões na Via Láctea há vários anos e publicou outros trabalhos sobre o assunto.

Cada vez que outra galáxia colide e se funde com a Via Láctea, ela deixa rugas. 'Rugas' obviamente não é um termo científico. É um termo genérico para vários tipos de morfologias, incluindo dobras de espaço de fase, cáusticas, divisas e conchas. Estas rugas movem-se através de diferentes grupos de estrelas na Via Láctea, afetando a forma como as estrelas se movem no espaço. Ao medir as posições e velocidades destas estrelas com grande precisão, Gaia consegue detectar as rugas, a marca da última grande fusão.

“Ficamos mais enrugados à medida que envelhecemos, mas o nosso trabalho revela que o oposto é verdadeiro para a Via Láctea. É uma espécie de Benjamin Button cósmico, ficando menos enrugado com o tempo”, disse o autor principal, Donlon, em um comunicado à imprensa. “Ao observar como estas rugas se dissipam ao longo do tempo, podemos rastrear quando a Via Láctea sofreu a sua última grande queda – e acontece que isto aconteceu milhares de milhões de anos mais tarde do que pensávamos.”

O esforço para compreender a última grande fusão da Via Láctea (MW) envolve diferentes evidências. Uma das evidências, juntamente com as rugas, é uma região rica em Fe/H onde as estrelas seguem uma órbita altamente excêntrica. A relação Fe/H de uma estrela é uma impressão digital química, e quando os astrónomos encontram um grupo de estrelas com a mesma impressão digital e as mesmas órbitas, é evidência de uma origem comum.

Este grupo de estrelas é às vezes chamado de 'Splash'. As estrelas do Splash podem ter se originado de um progenitor rico em Fe/H. Eles têm órbitas estranhas que se destacam do ambiente. Os astrónomos pensam que foram aquecidos e as suas órbitas alteradas como subproduto da fusão.

Existem duas explicações concorrentes para todas as evidências de fusão.

Um diz que uma galáxia anã progenitora chamada Gaia Sausage/Enceladus (GSE) colidiu com o protodisco MW entre 8 e 11 bilhões de anos atrás. A outra explicação é que um evento denominado Fusão Radial de Virgem (VRM) é responsável pelas estrelas no halo interno. Essa colisão ocorreu muito mais recentemente, há menos de 3 mil milhões de anos.

Esta é uma imagem do Telescópio Espacial Hubble do aglomerado globular NGC 2808. Pode ser o antigo núcleo da Salsicha Gaia. Crédito da imagem: Pela NASA, ESA, A. Sarajedini (Universidade da Flórida) e G. Piotto (Universidade de Pádua (Pádua)) – http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2007/2007/18/image /a/ (link direto), Domínio Público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2371715

As rugas no MW foram identificadas pela primeira vez nos dados de Gaia em 2018 e apresentadas neste artigo . “Observamos formas com diferentes morfologias, como uma espiral semelhante à concha de um caracol. A existência destas subestruturas foi observada pela primeira vez graças à precisão sem precedentes dos dados trazidos pelo satélite Gaia, da Agência Espacial Europeia (ESA)”, disse Teresa Antoja, primeira autora do estudo, em 2018.

Mas Gaia divulgou mais dados desde 2018 e apoia o cenário de fusão mais recente, a Fusão Radial de Virgem. Esses dados mostram que as rugas são muito mais prevalentes do que os dados anteriores e os estudos baseados neles sugerem.

“Para que as rugas das estrelas sejam tão claras como aparecem nos dados de Gaia, elas devem ter-se juntado a nós há menos de 3 mil milhões de anos – pelo menos 5 mil milhões de anos depois do que se pensava anteriormente,” disse a co-autora Heidi Jo Newberg, do o Instituto Politécnico Rensselaer. Se as rugas fossem muito mais antigas e estivessem em conformidade com o cenário de fusão da GSE, seriam mais difíceis de discernir.

Esta imagem gerada por IA ilustra as 'rugas' do MW desde o último grande evento de fusão. Crédito da imagem: Universidade de Barcelona.

“Novas rugas estelares se formam cada vez que as estrelas oscilam para frente e para trás no centro da Via Láctea. Se tivessem se juntado a nós há 8 mil milhões de anos, haveria tantas rugas próximas umas das outras que já não as veríamos como características separadas”, disse Newberg.

Isso não significa que não haja evidências da fusão mais antiga da GSE. Algumas das estrelas que sugerem a fusão antiga podem ser da fusão mais recente da VRM, e algumas ainda podem estar associadas à fusão da GSE. É um desafio descobrir e as simulações desempenham um papel importante.

Os pesquisadores em trabalhos anteriores e neste trabalho realizaram múltiplas simulações para ver como correspondiam às evidências. “Nosso objetivo é determinar o tempo que passou desde que o progenitor das dobras locais do espaço de fase colidiu com o disco MW”, escrevem os autores em seu artigo.

“Podemos ver como as formas e o número de rugas mudam ao longo do tempo usando essas fusões simuladas. Isto permite-nos identificar o momento exato em que a simulação corresponde melhor ao que vemos hoje nos dados reais da Via Láctea de Gaia – um método que utilizámos também neste novo estudo,” disse Thomas.

“Ao fazer isto, descobrimos que as rugas foram provavelmente causadas pela colisão de uma galáxia anã com a Via Láctea há cerca de 2,7 mil milhões de anos. Chamamos este evento de Fusão Radial de Virgem.” Esses resultados e o nome vêm de um estudo anterior de 2019 .

À medida que Gaia fornece mais dados a cada lançamento, os astrónomos observam melhor as evidências de fusões. Está ficando claro que o MW tem uma história complexa.

O VRM provavelmente envolveu mais de uma entidade. Poderia ter trazido todo um grupo de galáxias anãs e aglomerados de estrelas para o MW mais ou menos ao mesmo tempo. À medida que os astrónomos investigam mais detalhadamente a história das fusões do MW, esperam determinar quais destes objetos são do VRM mais recente e quais são do antigo GSE.

“A história da Via Láctea está sendo constantemente reescrita neste momento, em grande parte graças aos novos dados de Gaia”, acrescenta Thomas. “A nossa imagem do passado da Via Láctea mudou drasticamente desde há uma década e penso que a nossa compreensão destas fusões continuará a mudar rapidamente.”

“Esta descoberta melhora o que sabemos sobre os muitos eventos complicados que moldaram a Via Láctea, ajudando-nos a compreender melhor como as galáxias são formadas e moldadas – a nossa galáxia natal em particular,” disse Timo Prusti, Cientista do Projeto Gaia na ESA.

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