Uma equipe de astrônomos liderada pelo Centro de Astrofísica de Harvard e pelo Smithsonian foi a primeira a usar a arqueologia galáctica para descobrir o passado de uma galáxia além da Via Láctea. Este método examina assinaturas químicas detalhadas no espaço para revelar como as galáxias se formam e evoluem ao longo do tempo.
O estudo foi publicado hoje Astronomia da NaturezaEle introduz uma nova maneira de estudar como as galáxias distantes evoluem e estabelece um campo emergente conhecido como “arqueologia exótica”.
“Esta é a primeira vez que um método de arqueologia química foi usado com tantos detalhes fora da nossa galáxia,” disse a autora principal Lisa Keoley, professora de Harvard e diretora do Centro de Astrofísica. “Queremos entender como chegamos aqui. Como se formou a nossa Via Láctea e como acabamos com o oxigênio que respiramos agora?”
Mapeando NGC 1365 com fórmula química
Para realizar o estudo, os pesquisadores usaram observações do Typhoon Survey com o telescópio Irene du Pont no Observatório Las Campanas. Eles se concentraram em NGC 1365, uma galáxia espiral próxima cujo amplo disco está voltado para a Terra, proporcionando uma visão clara. Isto permite aos cientistas ampliar e analisar regiões individuais onde estão se formando ativamente.
Estrelas jovens e quentes emitem intensa radiação ultravioleta, que energiza o gás próximo, explica Keoley. Quando isso acontece, elementos como o oxigênio produzem linhas de luz estreitas e distintas que podem ser medidas.
Os astrónomos já sabem que os centros galácticos tendem a ser mais ricos em elementos pesados como o oxigénio, enquanto as regiões exteriores têm menos. Estes padrões são moldados por vários processos, incluindo quando e onde as estrelas se formaram e explodiram como supernovas, como o gás entrou ou saiu da galáxia e interações com outras galáxias no passado.
Rastreando 12 bilhões de anos de evolução da galáxia
Ao mapear como os níveis de oxigénio variam em NGC 1365 e comparar essas observações com simulações avançadas do Projeto Illustris, a equipa reconstruiu como a galáxia evoluiu ao longo de mais de 12 mil milhões de anos. Estas simulações rastreiam o movimento do gás, a formação de estrelas, a atividade dos buracos negros e as mudanças químicas desde o Big Bang até os dias atuais.
Os investigadores examinaram cerca de 20.000 galáxias simuladas e identificaram uma que se aproximava da NGC 1365. Esta comparação permitiu-lhes reunir as possíveis histórias de crescimento e fusões de galáxias.
Suas descobertas indicam que a região central se formou precocemente e foi rapidamente enriquecida com oxigênio. Em contraste, as regiões exteriores formaram-se lentamente ao longo de milhares de milhões de anos através de repetidas fusões com galáxias anãs mais pequenas. Os braços espirais externos provavelmente se formaram mais recentemente e foram alimentados por gás e estrelas criadas durante essas interações.
“É emocionante ver as nossas simulações corresponderem tão de perto aos dados de outras galáxias,” disse Lars Hornqvist, Professor Mallinckrodt de Astrofísica em Harvard e astrónomo CFA. “Este estudo mostra que os processos astronómicos que modelamos em computadores estão a moldar galáxias como a NGC 1365 ao longo de milhares de milhões de anos.”
Uma nova ferramenta para compreender a formação de galáxias
No geral, os resultados sugerem que NGC 1365 começou como uma galáxia relativamente pequena e gradualmente cresceu até se tornar uma espiral gigante através de múltiplas fusões com vizinhos mais pequenos.
Keoley disse que o trabalho destaca como as assinaturas químicas no gás de uma galáxia podem ser usadas para descobrir o seu passado, estabelecendo a arqueologia extragaláctica como um novo método poderoso.
“Esta pesquisa mostra muito bem como você pode fazer observações diretamente apoiadas pela teoria”, disse ele. “Acho que isso também afetará a forma como trabalhamos juntos como teóricos e observadores, porque este projeto foi 50% de teoria e 50% de observação, e não se pode fazer um sem o outro. É preciso que ambos cheguem a essas conclusões.”
O que isso significa para a Via Láctea?
Estudar galáxias como a NGC 1365, que é semelhante à Via Láctea, permite aos astrónomos determinar se a história da nossa própria galáxia é típica ou invulgar, e compreender melhor os diferentes caminhos que as galáxias tomam à medida que evoluem.
“Todas as galáxias espirais se formam da mesma maneira?” perguntou Keoli. “Quais são as diferenças na sua composição? Onde está agora distribuído o seu oxigénio? A nossa Via Láctea é diferente ou única? Estas são as questões que queremos responder.”
