O halo de estrelas da Via Láctea não é a esfera perfeita que os astrônomos esperavam que fosse

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Impressão artística da forma do halo da Via Láctea. (Créditos: Melissa Weiss/Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian)

Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert

Saia da Via Láctea por um momento e você poderá notar que o brilhante disco de estrelas que chamamos de lar tem uma distorção estranha. Agora parece que o resto da nossa galáxia também está um pouco desalinhado.

Um novo mapa das estrelas acima e abaixo do plano galáctico mostra que seu halo galáctico – o globo difuso de gás, matéria escura e estrelas que envolve galáxias espirais – também é instável. Em vez da bela esfera redonda que os astrônomos esperavam, o halo da Via Láctea é um elipsoide ondulante cujos três eixos têm comprimentos diferentes.

“Durante décadas, a suposição geral foi de que o halo estelar é mais ou menos esférico e isotrópico, ou o mesmo em todas as direções”, disse o astrônomo Charlie Conroy, do Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian (CfA).

“Agora sabemos que a imagem do livro didático de nossa galáxia embutida em um volume esférico de estrelas deve ser descartada”.

Determinar a forma da nossa galáxia é realmente difícil de fazer. Imagine tentar descobrir a forma de um vasto lago enquanto você está flutuando no meio dele. Foi apenas nos últimos anos, com o lançamento do telescópio Gaia da Agência Espacial Europeia em 2013, que obtivemos uma compreensão detalhada da forma tridimensional da nossa galáxia.

Gaia compartilha a órbita da Terra ao redor do Sol. As mudanças na posição do telescópio no Sistema Solar permitem medir a paralaxe de objetos na Via Láctea, obtendo as medições mais precisas até hoje para calcular as posições e movimentos de milhares de estrelas distantes.

Graças a esses dados, agora sabemos que o disco da Via Láctea é torto. Também sabemos que a Via Láctea se envolveu repetidamente em atos de canibalismo galáctico, sendo que um dos mais proeminentes parece ter sido uma colisão com uma galáxia que chamamos de Salsicha de Gaia, ou Gaia-Encélado, cerca de 7 a 10 bilhões de anos atrás.

Esta colisão, acreditam os cientistas, criou o halo estelar da Via Láctea. A Salsicha de Gaia se partiu ao encontrar nossa galáxia, com sua população distinta de estrelas se espalhando pelo halo da Via Láctea.

Liderada pelo astrônomo e estudante de doutorado Jiwon “Jesse” Han, da CfA, uma equipe de cientistas decidiu obter uma melhor compreensão do halo galáctico e do papel da Salsicha de Gaia nele.

“O halo estelar é um marcador dinâmico do halo galáctico”, disse Han. “Para aprender mais sobre os halos galácticos em geral, e especialmente sobre o halo galáctico e a história da nossa própria galáxia, o halo estelar é um ótimo lugar para começar.”

Infelizmente, os dados do Gaia sobre as abundâncias químicas das estrelas do halo além de certas distâncias não são muito confiáveis. As populações estelares podem ser unidas por suas abundâncias químicas, tornando-as informações importantes para mapear a relação entre as estrelas do halo.

Assim, os pesquisadores adicionaram dados de uma pesquisa chamada Hectochelle no Halo em Alta Resolução, ou H3; uma pesquisa terrestre que coletou, entre outras características, dados de abundância química em milhares de estrelas no halo estelar da Via Láctea.

Com esses dados, os pesquisadores inferiram o perfil de densidade da população estelar do halo da Via Láctea. Eles descobriram que o melhor ajuste para seus dados era um halo em forma de bola de futebol americano, inclinado 25 graus em relação ao plano galáctico.

As dimensões inferidas do halo. Tradução da imagem: proporção do eixo (axis ratios). (Créditos: Han et al., AJ, 2022)

Isso se encaixa com estudos anteriores que descobriram que as estrelas no halo da Via Láctea ocupam uma formação elipsoide triaxial (embora as especificidades variem um pouco). Também se encaixa na teoria de que a Salsicha de Gaia criou, ou pelo menos desempenhou um grande papel na criação, do halo da Via Láctea. A forma distorcida do halo sugere que as duas galáxias colidiram no ângulo.

Os pesquisadores também encontraram dois acúmulos de estrelas a distâncias significativas do centro galáctico. Eles descobriram que esses acúmulos representam os apocentros das órbitas estelares iniciais em torno do centro galáctico – a maior distância que as estrelas percorrem em suas órbitas elípticas alongadas.

Assim como um corpo em órbita acelera ao atingir o ponto mais próximo de seu centro de atração, ou ‘pericentro’, o apocentro é um ponto de desaceleração. Quando a Salsicha de Gaia se encontrou com a Via Láctea, suas estrelas foram lançadas em duas órbitas excêntricas, desacelerando nos apocentros – a ponto de parar e fazer daquele local seu novo lar.

No entanto, isso foi há muito tempo, tempo suficiente para que a forma estranha tivesse se restabelecido há muito tempo, voltando a ser uma esfera. A forte inclinação sugere que o halo de matéria escura que liga a Via Láctea – uma massa misteriosa responsável pelo excesso de gravidade no Universo – também é altamente inclinado.

Portanto, embora pareça que temos algumas respostas novas e empolgantes, também temos algumas questões novas e empolgantes. Pesquisas em andamento e futuras, disseram os pesquisadores, devem fornecer restrições ainda mais fortes sobre a forma do halo para ajudar a descobrir como nossa galáxia evoluiu.

“Estas são perguntas intuitivamente interessantes para se fazer sobre nossa galáxia: ‘Como é a aparência da galáxia?’ e ‘Como é o halo estelar?’,” disse Han.

“Com esta linha de pesquisa e estudo em particular, estamos finalmente respondendo a essas perguntas.”

A pesquisa foi publicada no The Astronomical Journal.