Uma nova investigação oferece novas percepções sobre como galáxias como a Via Láctea se formam, evoluem ao longo do tempo e desenvolvem padrões químicos inesperados em suas estrelas.
Publicado na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, o estudo examina a origem de um mistério antigo dentro da Via Láctea: dois grupos claramente definidos de estrelas com diferentes assinaturas químicas, uma característica conhecida como “bimodalidade química”.
Quando os pesquisadores analisam estrelas localizadas próximas ao Sol, eles consistentemente identificam duas categorias principais com base nas quantidades relativas de ferro (Fe) e magnésio (Mg) que contêm. Essas categorias criam duas “sequências” separadas em gráficos químicos, embora se sobreponham em metalicidade (quão ricas são em elementos pesados como o ferro). Essa divisão incomum tem perplexado os astrônomos por anos.
Simulações Revelam Como a Divisão Química Pode Se Formar
Para investigar por que essa estrutura aparece, pesquisadores do Instituto de Ciências do Cosmos da Universidade de Barcelona (ICCUB) e do Centre national de la recherche scientifique (CNRS) usaram modelos computacionais avançados (chamados de simulações Auriga) para recriar a formação de galáxias semelhantes à Via Láctea dentro de um universo virtual. Ao examinar 30 galáxias simuladas, a equipe buscou processos que pudessem moldar essas sequências químicas.
Obter uma imagem mais clara do desenvolvimento químico da Via Láctea ajuda os cientistas a entender como nossa galáxia, juntamente com outras, se formou ao longo do tempo cósmico. Isso inclui Andromeda, a galáxia companheira mais próxima da Via Láctea, onde nenhuma bimodalidade química semelhante foi identificada até agora. As percepções desse trabalho também lançam luz sobre as condições do universo primitivo e os papéis dos fluxos de gás e de fusões passadas.
“Este estudo mostra que a estrutura química da Via Láctea não é um modelo universal,” disse o autor principal Matthew Orkney, pesquisador 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 fundamental para entender a evolução das galáxias.”
Múltiplos Caminhos Para a Estrutura Química Dual da Via Láctea
Os resultados indicam que galáxias semelhantes à Via Láctea podem formar duas sequências químicas distintas por meio de várias rotas diferentes. Uma possibilidade é um ciclo de intensa formação estelar seguido por períodos mais tranquilos. Outra envolve variações no fluxo de gás que entra em uma galáxia a partir de seu entorno.
O estudo também desafia uma explicação anterior envolvendo uma galáxia menor conhecida como Gaia-Sausage-Enceladus (GSE). Embora essa colisão passada tenha influenciado a Via Láctea, as simulações mostram que não é necessária para produzir a divisão química. Em vez disso, o gás pobre em metais do meio circumgaláctico (CGM) parece desempenhar um papel central na criação do segundo ramo de estrelas.
Os pesquisadores descobriram que a forma específica das duas sequências químicas está intimamente ligada à história de formação estelar da galáxia.
Novas Observações Ajudarão a Testar Essas Previsões
À medida que observatórios como o Telescópio Espacial James Webb (JWST) e futuras missões como PLATO e Chronos coletam dados mais precisos, os cientistas poderão testar essas previsões das simulações e refinar modelos de como as galáxias evoluem.
“Este estudo prevê que outras galáxias devem apresentar uma diversidade de sequências químicas. Isso será explorado em breve na era dos telescópios de 30m, onde tais estudos em galáxias externas se tornarão rotineiros,” disse o Dr. Chervin Laporte, do ICCUB-IEEC, CNRS-Observatoire de Paris e Kavli IPMU.
“Em última análise, isso também nos ajudará a refinar ainda mais o caminho evolutivo físico da nossa própria Via Láctea.”