Esta descoberta surpreendente reescreve a história da origem da Via Láctea

Publicado em Avisos mensais 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 localizadas perto do Sol, identificam consistentemente duas categorias principais com base nas quantidades relativas de ferro (Fe) e magnésio (Mg) que contêm. Essas categorias criam duas “sequências” separadas em tramas químicas, 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 divisão química pode se formar

Para investigar porque é que esta estrutura aparece, investigadores do Instituto de Ciências do Cosmos da Universidade de Barcelona (ICCUB) e do Centre national de la recherche scientifique (CNRS) utilizaram modelos informáticos avançados (chamados simulações Auriga) para recriar a formação de galáxias semelhantes à Via Láctea dentro de um universo virtual. Ao examinar 30 galáxias simuladas, a equipa procurou processos que pudessem moldar estas sequências químicas.

Obter uma imagem mais clara do desenvolvimento químico da Via Láctea ajuda os cientistas a compreender como a nossa galáxia, juntamente com outras, se formaram ao longo do tempo cósmico. Isto inclui Andrômeda, a galáxia companheira próxima da Via Láctea, onde nenhuma bimodalidade química semelhante foi identificada até agora. Os insights deste trabalho também esclarecem as condições do universo primitivo e o papel dos fluxos de gás e fusões passadas.

“Este estudo mostra que a estrutura química da Via Láctea não é um modelo universal”, disse o autor principal Matthew Orkney, 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 semelhantes à Via Láctea podem formar duas sequências químicas distintas através de vários caminhos diferentes. Uma possibilidade é um ciclo de intensa formação estelar seguido por períodos mais calmos. Outra envolve variações no fluxo de gás de seus arredores para uma galáxia.

O estudo também desafia uma explicação anterior envolvendo uma galáxia menor conhecida como Gaia-Sausage-Enceladus (GSE). Embora esta 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 circungaláctico (CGM) parece desempenhar um papel central na criação do segundo ramo de estrelas.

Os investigadores 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 missões futuras como PLATO e Chronos recolhem 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 deverão exibir uma diversidade de sequências químicas. Isto será em breve investigado 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 Paris e Kavli IPMU.

“Em última análise, estes também nos ajudarão a refinar ainda mais o caminho evolutivo físico da nossa Via Láctea.”