Nosso vizinho galáctico mais próximo se envolveu em ‘canibalismo’ repetidas vezes, segundo estudo

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A galáxia de Andrômeda vista em infravermelho pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA. (Créditos: NASA/JPL-Caltech/Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian/NOAO)

Traduzido por Julio Batista
Original de Evan Gough para a Universe Today

Há um crescente corpo de evidências de que as galáxias crescem ao se fundir com outras galáxias.

Telescópios como o Hubble capturaram dezenas de galáxias em interação, incluindo algumas bem conhecidas como Arp 248.

A galáxia de Andrômeda é a grande galáxia mais próxima da Via Láctea, e um novo estudo mostra que nossa vizinha consumiu outras galáxias em duas épocas distintas.

“Alguns anos atrás, descobrimos que nos arredores distantes de Andrômeda havia um sinal nos objetos que a orbitam de que a galáxia não estava petiscando eles, mas havia comido grandes quantidades em duas épocas distintas”, disse Geraint Lewis, da Universidade de Sidney.

Lewis é o principal autor de um novo paper intitulado “Chemo-dynamical substructure in the M31 inner halo globular clusters: Further evidence for a recent accretion event” (Subestrutura quimiodinâmica nos aglomerados globulares do halo interno de M31: evidências adicionais de um evento recente de acreção, na tradução livre). O Monthly Notices of the Royal Astronomical Society irá publicar o paper que agora está disponível no site de pré-publicação arxiv.org.

“O que este novo resultado faz é fornecer uma imagem mais clara de como nosso universo local se formou – está nos dizendo que, pelo menos em uma das grandes galáxias, houve essa alimentação esporádica de pequenas galáxias”, disse Lewis em um comunicado à imprensa.

Aglomerados globulares estão no centro desta pesquisa.

São associações mais antigas de estrelas com menor metalicidade. Existem pelo menos 150 na Via Láctea, provavelmente mais. Eles desempenham um papel na evolução galáctica, mas o papel não é claramente compreendido. Os aglomerados globulares são mais prevalentes no halo de uma galáxia, enquanto suas contrapartes, aglomerados abertos, são encontrados nos discos galácticos.

Os pesquisadores por trás deste trabalho identificaram uma população de aglomerados globulares no halo interno de Andrômeda, todos com a mesma metalicidade. A metalicidade refere-se à composição elementar das estrelas, com elementos mais pesados ​​que o hidrogênio e o hélio referidos como metais na astronomia.

Os aglomerados globulares têm metalicidade mais baixa do que a maioria das estrelas na mesma região, o que significa que vieram de outro lugar, não da própria Andrômeda.

Isso também significa que eles são mais velhos, pois havia menos elementos pesados ​​no início do Universo do que agora.

Lewis chamou a coleção de aglomerados globulares de Estrutura Dulai, que significa fluxo negro em galês.

A Estrutura Dulais é provavelmente um grupo entre 10 e 20 aglomerados globulares desalinhados com a rotação de Andrômeda. Mas eles não são o único grupo desalinhado de aglomerados globulares.

A Estrutura Dulais é evidência de Andrômeda se alimentando de um grupo de aglomerados globulares em algum momento nos últimos 5 bilhões de anos. O outro grupo é uma subpopulação de aglomerados globulares que é evidência de um segundo evento de alimentação entre 8 a 10 bilhões de anos atrás.

De acordo com Lewis e seus co-autores, os aglomerados globulares têm menor metalicidade e também são cinematicamente distintos de outros aglomerados na mesma região. A galáxia de Andrômeda gira em uma direção e a Estrutura Dulais se move de maneira diferente.

Para Lewis e seus co-autores, a Estrutura Dulais se parece com as sobras de uma refeição bagunçada. É um fluxo escuro contendo aglomerados de estrelas vibrantes. É mais uma evidência de que galáxias massivas se fundem para produzir estruturas gigantescas em todo o Universo e que galáxias maiores consomem aglomerados globulares menores em um tipo de canibalismo galáctico.

“Isso leva à próxima pergunta, bem, o que foi realmente consumido? Porque não parece que foi apenas uma coisa, parece que foi uma coleção de coisas que foram lentamente dilaceradas”, disse Lewis.

“Percebemos nas últimas décadas que as galáxias crescem comendo sistemas menores – galáxias pequenas acabam sendo comidas. É canibalismo galáctico”.

Quando esses eventos de alimentação ocorreram, a matéria no Universo estava mais concentrada. Dez bilhões de anos atrás, pode ter havido mais desses eventos em todo o Universo. Essa é uma das razões pelas quais os astrônomos desejam telescópios cada vez mais poderosos como o James Webb. Eles podem ver a luz de galáxias antigas e olhar mais para trás no tempo.

“Sabemos que o Universo era bem mais sem recursos em seu nascimento no Big Bang, e hoje está cheio de galáxias. Essas galáxias nasceram totalmente formadas ou cresceram?” disse Lewis.

Os astrônomos gostariam de conhecer a história de nossa própria galáxia, a Via Láctea. Todos nós queremos. Isso é difícil de fazer por meio de observações porque estamos inseridos nela.

Mas Andrômeda apresenta uma oportunidade de estudar a evolução da galáxia de uma perspectiva externa, e pesquisadores como Lewis e seus colegas estão aproveitando ao máximo.

Como uma galáxia espiral semelhante à Via Láctea, parte do que os astrônomos aprenderam sobre fusões galácticas de Andrômeda também pode se aplicar à nossa galáxia.

Mas os astrônomos têm mais trabalho a fazer antes de poderem tirar conclusões sobre a Via Láctea. Ou sobre fusões e consumos galácticos em geral. Uma linha do tempo mais detalhada da evolução galáctica em todo o Universo é o objetivo.

“O que queremos saber é: a Via Láctea fez o mesmo ou é diferente? Ambas as hipóteses têm consequências interessantes para o quadro geral de como as galáxias se formam”, disse Lewis.

“Queremos, em algum nível, criar uma linha do tempo mais precisa para nos dizer quando esses eventos ocorreram, porque isso é algo que precisamos incluir em nossos modelos de como as galáxias evoluem”.

Com as evidências que temos, Lewis e os outros pesquisadores têm apenas uma visão histórica bidimensional da estrutura Dulais.

As dimensões são velocidade e química. Encontrar as distâncias de todos esses objetos fornecerá uma terceira dimensão, que preencherá a história dos aglomerados globulares e como Andrômeda os consumiu.

Lewis não está absolutamente certo de que podemos chamá-los de aglomerados globulares neste momento, e ele não estará até que haja mais dados. Daí o nome “Estrutura Dulais”.

“Isso nos permitirá calcular as órbitas, para onde as coisas estão indo, e então podemos começar a voltar no tempo e ver se conseguimos obter uma imagem coerente de quando as coisas aconteceram”, disse ele.

“Não poderíamos nomeá-lo como um objeto como uma galáxia porque, na verdade, não sabemos se a assinatura que vemos é de um grande objeto em perturbação ou sete objetos menores em perturbação. É por isso que nos referimos a ele como uma estrutura em vez de sendo uma galáxia particular.”

Obviamente, há algo acontecendo com a Estrutura Dulais e a galáxia de Andrômeda. Mas fiel à sua formação científica, Lewis é cauteloso sobre conclusões firmes nesta fase.

“Isso abriu uma nova porta em termos de nosso entendimento”, disse Lewis em um comunicado à imprensa. “Mas exatamente o que está nos dizendo, acho que ainda temos que solucionar isso.”

Os autores expõem seu caso claramente em seu paper. “Curiosamente, o eixo orbital desta estrutura Dulais está intimamente alinhado com o do evento de acreção mais recente recentemente identificado usando uma subpopulação de aglomerados globulares no halo externo de Andrômeda, e isso é fortemente sugestivo de uma relação causal entre os dois”, resumiram os autores em seu paper.

“Se esta conexão for confirmada, uma explicação natural para a cinemática dos aglomerados globulares na Estrutura Dulais é que eles traçam a acreção de um progenitor substancial (cerca de 1011 massas solares) no halo de Andrômeda durante os últimos bilhões de anos, que pode ter ocorrido como parte de uma fusão de um grupo maior.”