Uma onda gigante está ondulando pela Via Láctea e os cientistas não sabem por quê

Há cerca de um século que os astrónomos sabem que as estrelas da Via Láctea orbitam o seu núcleo, e Gaia rastreou com precisão as suas velocidades e trajetórias. Desde a década de 1950, os cientistas também reconheceram que o disco galáctico não é plano, mas sim distorcido. Então, em 2020, Gaia descobriu que esse disco deformado oscila lentamente ao longo do tempo, semelhante ao movimento de um pião.

Agora, os investigadores identificaram uma enorme onda que se move através da Via Láctea, influenciando estrelas a dezenas de milhares de anos-luz do Sol. O fenómeno é como uma pedra largada num lago, onde as ondulações resultantes se espalham – só que aqui as “ondulações” são feitas de estrelas, estendendo-se pelas regiões exteriores da galáxia.

A onda recém-revelada é ilustrada na figura acima. Milhares de estrelas brilhantes, mostradas em vermelho e azul, estão sobrepostas no mapa detalhado da Via Láctea de Gaia.

Na imagem à esquerda, vemos a nossa galáxia de uma perspectiva de cima para baixo. O painel direito mostra uma vista lateral, cortando verticalmente o plano galáctico. Deste ângulo, a porção esquerda da galáxia curva-se para cima enquanto o lado direito curva-se para baixo (esta é a deformação do disco). As regiões vermelhas e azuis marcam a onda recém-descoberta: as áreas vermelhas indicam estrelas localizadas acima do plano distorcido, enquanto as áreas azuis mostram estrelas abaixo dele.

Embora nenhuma nave espacial possa aventurar-se para além da galáxia, as medições extraordinariamente precisas de Gaia – cobrindo todas as três dimensões espaciais (3D) e três componentes de movimento (na nossa direção e na nossa direção, e através do céu) – permitem aos cientistas construir estas vistas de cima para baixo e de perfil da Via Láctea.

Estes mapas revelam que a onda se estende por uma vasta secção do disco, afectando estrelas localizadas a cerca de 30.000 a 65.000 anos-luz do centro galáctico (a própria Via Láctea mede cerca de 100.000 anos-luz de diâmetro).

“O que torna isto ainda mais convincente é a nossa capacidade, graças ao Gaia, de também medir os movimentos das estrelas dentro do disco galáctico,” afirma Eloisa Poggio, astrónoma do Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) em Itália, e que liderou a equipa de cientistas que descobriu a onda.

“A parte intrigante não é apenas a aparência visual da estrutura ondulatória no espaço 3D, mas também o seu comportamento ondulatório quando analisamos os movimentos das estrelas dentro dela.”

Na vista lateral da Via Láctea abaixo (“A grande onda da Via Láctea em movimento”), as setas brancas mostram como as estrelas se movem. O movimento vertical das estrelas (representado por estas setas) é ligeiramente deslocado lateralmente em comparação com o padrão das suas posições (mostradas pelas cores vermelha e azul).

“Esse comportamento observado é consistente com o que esperaríamos de uma onda”, explica Eloisa.

Ela compara o fenômeno a uma multidão em um estádio fazendo uma onda. Se pudéssemos congelar aquele momento no tempo, algumas pessoas estariam de pé, outras simplesmente teriam se sentado (depois que a onda passasse) e algumas estariam prestes a ficar de pé (conforme a onda se aproxima). As escalas de tempo galácticas são muito mais longas, mas o princípio é semelhante.

Nesta comparação, as pessoas que estão de pé correspondem às regiões vermelhas nos mapas de Gaia, enquanto aquelas que estão prestes a subir – movendo-se para cima com a maior velocidade vertical – são representadas pelas setas brancas mais longas apontando para cima, mesmo à frente da crista da onda.

Eloisa e a sua equipa detetaram este movimento notável estudando cuidadosamente estrelas jovens gigantes e estrelas Cefeidas, ambas com brilho variável de formas previsíveis que facilitam a sua observação por Gaia a grandes distâncias.

Como estas estrelas parecem mover-se com a onda, os investigadores suspeitam que o gás no disco galáctico também pode participar neste movimento em grande escala. Estrelas recém-formadas poderiam reter informações do gás de onde nasceram, preservando uma espécie de “memória” da onda.

A causa das vastas oscilações da galáxia ainda é incerta. Uma possibilidade é que a Via Láctea tenha passado por um encontro ou colisão com uma galáxia anã mais pequena, mas são necessárias análises mais aprofundadas para confirmar isto.

Esta “grande onda” recém-descoberta também pode ter alguma ligação com uma estrutura ondulante menor conhecida como Onda Radcliffe, que fica a cerca de 500 anos-luz do Sol e se estende por cerca de 9.000 anos-luz de diâmetro.

“No entanto, a Onda Radcliffe é um filamento muito menor, e localizado numa porção diferente do disco da galáxia em comparação com a onda estudada no nosso trabalho (muito mais perto do Sol do que a grande onda). As duas ondas podem ou não estar relacionadas. É por isso que gostaríamos de fazer mais pesquisas”, acrescenta Eloisa.

“A próxima quarta divulgação de dados de Gaia incluirá posições e movimentos ainda melhores para as estrelas da Via Láctea, incluindo estrelas variáveis ​​como as Cefeidas. Isto ajudará os cientistas a fazer mapas ainda melhores e, assim, a avançar a nossa compreensão destas características características na nossa galáxia natal,” afirma Johannes Sahlmann, Cientista do Projecto Gaia da ESA.