Uma nova investigação está a fornecer novos conhecimentos sobre como galáxias como a Via Láctea se formam, evoluem ao longo do tempo e desenvolvem padrões químicos inesperados nas suas estrelas.
Publicado em Boletim Mensal da Royal Astronomical SocietyO estudo examina a origem de um mistério de longa data na Via Láctea: dois grupos claramente definidos de estrelas com assinaturas químicas diferentes, uma característica conhecida como “bimodalidade química”.
Quando os investigadores observam estrelas próximas do Sol, identificam consistentemente duas classes principais com base nas quantidades relativas de ferro (Fe) e magnésio (Mg) que contêm. Essas seções formam duas “sequências” separadas na trama química, embora se sobreponham em metalicidade (quão ricas são em elementos pesados como o ferro). Esta divisão incomum tem intrigado os astrônomos há anos.
Simulações revelam como a dissociação química pode ocorrer
Para investigar porque é que esta estrutura aparece, investigadores do Instituto de Ciências do Cosmos (ICCUB) e do Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) da Universidade de Barcelona utilizaram modelos informáticos avançados (chamados simulações Auriga) para recriar a estrutura de galáxias como a Via Láctea dentro de um universo virtual. Examinando 30 galáxias simuladas, a equipe procurou processos que pudessem moldar essas sequências químicas.
Obter uma imagem mais clara da evolução química da Via Láctea ajuda os cientistas a compreender como a nossa galáxia, juntamente com outras, se uniram ao longo do tempo cósmico. Estes incluem Andrómeda, a galáxia companheira mais próxima da Via Láctea, onde ainda não foi detectada nenhuma bimodalidade química semelhante. Os insights deste trabalho também esclarecem as condições do universo primitivo e o papel dos fluxos de gás e fusões anteriores.
“Este estudo mostra que a composição química da Via Láctea não é um modelo universal”, disse o autor principal Mathieu Orcony, investigador do ICCUB e do Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC).
“As galáxias podem seguir caminhos diferentes para alcançar resultados semelhantes, e essa diversidade é a chave para compreender a evolução das galáxias.”
Múltiplas rotas para a estrutura química dupla da Via Láctea
Os resultados indicam que galáxias como a Via Láctea podem formar duas sequências químicas distintas através de caminhos diferentes. Uma possibilidade é um ciclo de intensa formação estelar seguido por um período de silêncio. A outra envolve variações no fluxo de gás de seus arredores para uma galáxia.
A investigação também desafia uma explicação anterior envolvendo uma pequena galáxia conhecida como Gaia-Sausage-Enceladus (GSE). Embora esta colisão anterior tenha afetado a Via Láctea, as simulações mostram que não é necessário produzir separação química. Em vez disso, o gás pobre em metais do meio circungaláctico (CGM) parece desempenhar um papel central na formação do segundo ramo de estrelas.
Os investigadores descobriram que a forma específica das duas sequências químicas está intimamente ligada à história da formação estelar da galáxia.
Novas observações ajudarão a testar esta previsão
À medida que futuras missões como o Telescópio Espacial James Webb (JWST) e PLATO e Chronos recolherem dados mais precisos, os cientistas serão capazes de testar estas previsões de simulação e refinar modelos de como as galáxias evoluem.
“Este estudo prevê que outras galáxias exibirão uma diversidade de sequências químicas. Isto será em breve explorado na era dos telescópios de 30 m, onde tais estudos em galáxias externas se tornarão rotina,” disse o Dr. Chervin Laporte do ICCUB-IEEC, CNRS-Observatoire de IPMU e IPMU.
“Em última análise, estes irão ajudar-nos a refinar ainda mais o caminho evolutivo físico da nossa Via Láctea.”
