Figura que ilustra os achados mais recentes do estudo Gaia-ESO. Créditos: Amanda Smith/Instituto de Astronomia
Uma pesquisa sobre o primeiro conjunto de dados do projeto Gaia-ESO sugere que a Via Láctea formou-se expandindo-se para fora do centro e revela novas informações sobre a forma como a nossa Galáxia foi montada.
Uma descoberta usando dados do projeto Gaia-ESA forneceu evidências que corroboram divisões teoricamente previstas na composição química das estrelas que compõem o disco da Via Láctea - a vasta coleção de nuvens gigantes de gás e milhares de milhões de estrelas que dão forma à nossa Galáxia.
Ao seguir elementos produzidos rapidamente, especificamente o magnésio neste estudo, os astrônomos podem determinar a velocidade com que diferentes partes da Via Láctea foram formadas. A pesquisa sugere que as regiões mais interiores da Via Láctea formaram-se muito mais depressa que as regiões exteriores, suportando ideias de que a nossa Galáxia cresceu de dentro para fora.
Usando dados do VLT no Chile, um dos maiores telescópios do mundo, uma equipe internacional de astrônomos obteve observações detalhadas de estrelas com uma ampla gama de idades e posições no disco galático para determinar com precisão a sua "metalicidade": a quantidade de elementos químicos à excepção do hidrogênio e do hélio, os dois elementos mais comuns das estrelas.
Imediatamente após o Big Bang, o Universo consistia quase inteiramente de hidrogênio e hélio, com níveis de "metais contaminantes" crescentes ao longo do tempo. Consequentemente, as estrelas mais velhas têm menos elementos na sua composição - por isso têm menos metalicidade.
"Os diferentes elementos químicos de que as estrelas - e nós - são constituídas são criados a diferentes velocidades - alguns em estrelas massivas que vivem depressa e morrem jovens, e outros em estrelas como o Sol com vidas calmas de milhares de milhões de anos," afirma o professor Gerry Gilmore, investigador principal do projeto Gaia-ESO.
As estrelas , que têm vida curta e morrem como supernovas, produzem grandes quantidades de magnésio durante a sua agonia explosiva final. Este evento catastrófico pode até formar uma estrela de nêutrons ou um buraco negro, e até mesmo desencadear a formação de novas estrelas.
A equipe mostrou que estrelas mais velhas e pobres em metais dentro do círculo solar - a órbita do nosso Sol em torno do centro da Via Láctea, que demora cerca de 250 milhões de anos a completar - são muito mais propensas a ter altos níveis de magnésio. O nível mais elevado deste elemento dentro do círculo solar sugere que esta área continha mais estrelas que "viveram depressa e morreram jovens" no passado.
As estrelas que se encontram nas regiões mais externas do disco galático - fora do círculo solar - são predominantemente jovens, tanto "ricas em metais" e "pobres em metais", e têm níveis surpreendentemente baixos de magnésio em relação à sua metalicidade.
Esta descoberta assinala diferenças importantes na evolução estelar ao longo do disco da Via Láctea, com tempos muito eficientes e curtos de formação estelar ocorrendo dentro do círculo solar; e fora da órbita do Sol, a formação de estrelas levou muito mais tempo.
"Fomos capazes de saber mais sobre a escala de tempo de enriquecimento químico no disco da Via Láctea, mostrando que as regiões mais exteriores do disco demoram muito mais tempo para se formar," realça Maria Bergemann do Instituto de Astronomia de Cambridge, que liderou o estudo.
"Isto confirma modelos teóricos para a formação de discos galáticos no contexto cosmológico da matéria escura e fria, que preveem que os discos galáticos crescem de dentro para fora."
Os achados oferecem novas perspectivas sobre a história da montagem da nossa Galáxia, e são parte da primeira onda de novas observações do estudo Gaia-ESO, a extensão terrestre da missão espacial Gaia - lançada pela ESA no final do ano passado - e o primeiro estudo a larga-escala realizado por um dos maiores telescópios do mundo: o telescópio de 8 metros do VLT em Paranal, no Chile.
O estudo foi publicado online na base de dados astronômica Astro-ph, e foi submetido à revista Astronomy & Astrophysics.
A nova pesquisa também lança luz sobre uma outra muito debatida "estrutura dupla" no disco da Via Láctea - os chamados disco "fino" e disco "espesso".
"O disco fino contém os braços espirais, estrelas jovens, nuvens moleculares gigantes - todos os objetos são jovens, pelo menos no contexto da Galáxia," explica Aldo Serenelli do Instituto de Ciências Espaciais (Barcelona) e co-autor do estudo. "Mas os astrônomos há muito que suspeitavam que existia outro disco, mais espesso, curto e velho. Este disco espesso contém estrelas muito velhas com baixa metalicidade."
Durante a última pesquisa, a equipe descobriu que:
- Estrelas no disco "fino" e jovem, com idades entre os 0 e os 8 bilhões de anos, têm um grau semelhante de metalicidade, independentemente da idade neste intervalo, muitas delas consideradas "ricas em metais";
- Existe um "declínio acentuado" na metalicidade de estrelas com mais de 9 bilhões de anos, típicas do disco "espesso", sem estrelas "ricas em metais" detectáveis acima desta idade;
- Mas podem ser encontradas em ambos os discos estrelas de diferentes idades e metalicidades.
"Do que sabemos agora, a galáxia não é um sistema 'isto ou aquilo'. Podemos encontrar estrelas de diferentes idades e conteúdos metálicos em qualquer parte!", comenta Bergemann. "Não há uma clara separação entre o disco fino e o disco espesso. A proporção de estrelas com diferentes propriedades não é a mesma em ambos os discos - é assim que sabemos que estes dois discos provavelmente existem - mas podem ter origens muito diferentes."
Gilmore acrescenta: "Este estudo fornece novas evidências emocionantes que as partes internas do disco espesso da Via Láctea formaram-se muito mais rapidamente que as estrelas no disco fino, que dominam a vizinhança Solar".
Em teoria, dizem os astrônomos, o disco espesso - proposto pela primeira vez por Gilmore há 30 anos atrás - pode ter surgido a partir de diferentes maneiras, desde enormes instabilidades gravitacionais até ao consumo de galáxias satélite. "A Via Láctea canibalizou muitas galáxias pequenas durante a sua formação. Agora, com o estudo Gaia-ESO, podemos estudar as marcas destes eventos, essencialmente dissecando o ventre do monstro," comenta Greg Ruchit, investigador do Observatório de Lund, na Suécia, que co-lidera o projeto.
De acordo com a equipe, é esperado um maior domínio da relação idade-metalicidade e da estrutura do disco galático com os próximos lançamentos do Gaia-ESO. Daqui a um par de anos, estes dados serão complementados por posições e cinemáticas fornecidas pelo satélite Gaia e juntos irão revolucionar o campo da astronomia galática.
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