Gaia faz alusão à vida turbulenta da nossa Galáxia

20 Setembro 2018

A missão de cartografia de estrelas da ESA, Gaia, mostrou que a nossa Galáxia Via Láctea ainda está a sofrer os efeitos de uma quase colisão, que colocou milhões de estrelas a mover-se como ondas num lago.

O encontro próximo ocorreu, provavelmente, nos últimos 300 a 900 milhões de anos. Foi descoberto por causa do padrão de movimento que deu às estrelas no disco da Via Láctea - um dos principais componentes da nossa galáxia.

O padrão foi revelado porque Gaia não mede apenas com precisão as posições de mais de mil milhões de estrelas, mas também mede precisamente as suas velocidades no plano do céu. Para um subconjunto de alguns milhões de estrelas, Gaia forneceu uma estimativa das velocidades tridimensionais completas, permitindo um estudo do movimento estelar usando a combinação de posição e velocidade, o qual é conhecido como “espaço de fase”.

No espaço de fase, os movimentos estelares revelaram um padrão interessante e totalmente inesperado, quando as posições das estrelas foram traçadas contra as suas velocidades. Teresa Antoja, da Universidade de Barcelona, Espanha, que liderou a pesquisa, não conseguiu acreditar nos seus olhos quando o viu pela primeira vez na tela do computador.

Uma forma, em particular, chamou a sua atenção. Era um padrão parecido com uma concha de caracol no gráfico, que traçava a altitude das estrelas acima ou abaixo do plano da Galáxia contra a sua velocidade na mesma direção. Nunca tinha sido observado antes.

“No começo, as características eram muito estranhas para nós,” diz Teresa. “Fiquei um pouco chocada e pensei que poderia haver um problema com os dados porque as formas são tão claras.”

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Snail shell pattern in the velocity of starsAccess the image

Mas os dados do Gaia foram submetidos a vários testes de validação pelas equipas do Consórcio de Análise e Processamento de Dados Gaia, por toda a Europa, antes do lançamento. Além disso, juntamente com os colaboradores, Teresa havia realizado muitos testes nos dados para procurar erros que pudessem forçar essas formas nos dados. No entanto, não importa o que eles verificavam, a única conclusão que poderiam extrair era que essas características realmente existem na realidade.

A razão pela qual não haviam sido observadas antes era porque a qualidade dos dados de Gaia foi um reforço enorme em relação ao que havia antes.

“Parece que, de repente, se colocou os óculos certos e se vê todas as coisas que não eram possíveis de ver antes,” diz Teresa.

Com a realidade da estrutura confirmada, chegou a hora de investigar por que estava lá.

“É um pouco como atirar uma pedra para um lago, que desloca a água como ondulações e pregas,” explica Teresa.

Ao contrário das moléculas de água, que se acertam novamente, as estrelas retêm uma “memória” de que foram perturbadas. Esta memória encontra-se nos seus movimentos. Depois de algum tempo, embora as ondulações possam não ser mais facilmente visíveis na distribuição de estrelas, ainda estarão lá quando se observar as suas velocidades.

Os investigadores analisaram estudos anteriores que examinaram essa “mistura de fases” noutras configurações astrofísicas e em situações de física quântica. Embora ninguém tenha investigado isso a acontecer no disco da nossa Galáxia, as estruturas eram claramente reminiscentes uma da outra.

“Acho mesmo incrível como podemos ver essa forma de concha de caracol. É exatamente como aparece nos livros de texto,” diz Amina Helmi, da Universidade de Groningen, Holanda, colaboradora do projeto e segunda autora do artigo resultante.

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The Sagittarius dwarf galaxy in Gaia's all-sky viewAccess the image

Então, a próxima pergunta foi o que “atingiu” a Via Láctea para causar esse comportamento nas estrelas. Sabemos que a nossa Galáxia é um canibal. Cresce ao alimentar-se de galáxias menores e aglomerados de estrelas que se misturam ao resto da Galáxia. Mas este não parece ser o caso aqui.

Então Amina lembrou-se dos seus próprios e outros estudos da galáxia anã de Sagitário. Esta pequena galáxia contém algumas dezenas de milhões de estrelas e está, atualmente, em processo de ser canibalizada pela Via Láctea.

A sua última passagem perto da nossa Galáxia não foi um golpe direto - passou por perto. Isso teria sido suficiente para que a sua gravidade perturbasse algumas estrelas na nossa Galáxia como uma pedra ao cair na água.

O argumento decisivo é que, as estimativas do último encontro de Sagitário com a Via Láctea o colocaram entre 200 e 1000 milhões de anos atrás, o que é quase exatamente o que Teresa e os seus colegas calcularam como origem para o início do padrão semelhante a conchas.

Até agora, no entanto, a associação da característica de caracol com a galáxia anã de Sagitário é baseada em análises e modelos de computador simples. O próximo passo é investigar o fenómeno de forma mais completa para obter conhecimento sobre a Via Láctea.

Os cientistas planeiam investigar este encontro galáctico, bem como a distribuição da matéria na Via Láctea, utilizando as informações contidas no formato da concha de caracol. Uma coisa é certa. Há muito trabalho a fazer.

“A descoberta foi fácil; as interpretações mais difíceis. E a plena compreensão do seu significado e implicações pode levar vários anos,” disse Amina.

Gaia é uma das missões fundamentais da ESA e foi concebida, principalmente, para investigar a origem, evolução e estrutura da Via Láctea. Em abril, disponibilizou a sua segunda publicação de dados, que são os dados que tornaram possível esta descoberta.

“Este é exatamente o tipo de descoberta que esperávamos que viesse dos dados de Gaia,” diz Timo Prusti, cientista do projeto Gaia da ESA.

“A Via Láctea tem uma história rica para contar e estamos a começar a ler essa história.”

Notas aos editores

A dynamically young and perturbed Milky Way disk”  por T. Antoja et al. 2018 encontra-se publicado na Nature. DOI: 10.1038/s41586-018-0510-7

Para mais informações, é favor contactar:

Teresa Antoja
Universitat de Barcelona
Spain
Email: tantoja@fqa.ub.edu

Amina Helmi
Kapteyn Astronomical Institute
University of Groningen
The Netherlands
Email: ahelmi@rug.astro.nl

Timo Prusti
Gaia Project Scientist
European Space Agency
Email: timo.prusti@esa.int

Markus Bauer
ESA Science Communication Officer
Tel: +31 71 565 6799
Mob: +31 61 594 3 954
Email: markus.bauer@esa.int

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