Uma equipe de astrônomos liderada pelo Centro de Astrofísica | Harvard e o Smithsonian Institutions alcançaram a primeira oportunidade ao usar a arqueologia galáctica para revelar o passado das galáxias além da Via Láctea. Este método examina assinaturas químicas detalhadas no espaço para revelar como as galáxias se formaram e evoluíram ao longo do tempo.
A pesquisa foi publicada hoje em astronomia naturalApresentando uma nova maneira de estudar como as galáxias distantes se desenvolveram e estabelecendo um campo emergente chamado arqueologia extragaláctica.
“Esta é a primeira vez que métodos de arqueologia química foram usados com tantos detalhes fora da nossa galáxia”, disse a autora principal Lisa Kewley, professora da Universidade de Harvard e diretora do Centro de Astrofísica. “Queremos compreender como chegámos aqui. Como se formou a nossa própria galáxia e como é que acabámos por respirar o oxigénio que respiramos agora?”
Mapeando NGC 1365 usando pistas químicas
Para conduzir o estudo, os pesquisadores usaram observações do Typhoon Survey, coletadas pelo Telescópio Irene Dupont no Observatório Las Campanas. Eles se concentraram em NGC 1365, uma galáxia espiral próxima cujo amplo disco está voltado para a Terra, proporcionando uma visão clara. Isto permite aos cientistas ampliar e analisar várias regiões onde as estrelas estão se formando ativamente.
Chiulley explicou que estrelas jovens e quentes emitem intensa radiação ultravioleta que alimenta o gás próximo. Quando isso acontece, elementos como o oxigênio produzem quantidades mensuráveis de luz clara e estreita.
Os astrónomos já sabem que os centros das galáxias tendem a ser ricos em elementos mais pesados, como o oxigénio, enquanto as regiões exteriores têm menos. Estes padrões são formados por vários processos, incluindo quando e onde as estrelas se formam e explodem como supernovas, como o gás entra ou sai da galáxia e interações passadas com outras galáxias.
Rastreando 12 bilhões de anos de evolução da galáxia
Ao mapear as mudanças nos níveis de oxigénio em NGC 1365 e comparar estas observações com simulações avançadas do projeto Illustris, a equipa reconstruiu o desenvolvimento da galáxia ao longo de 12 mil milhões de anos. As simulações rastreiam o movimento do gás, a formação de estrelas, a atividade dos buracos negros e as mudanças químicas desde logo após o Big Bang até hoje.
Os investigadores examinaram aproximadamente 20.000 galáxias simuladas e identificaram uma que se aproximava da NGC 1365. Esta comparação permitiu-lhes juntar as peças da possível história de crescimento e fusão da galáxia.
Suas descobertas sugerem que a região central se formou precocemente e rapidamente se tornou rica em oxigênio. Em contraste, as regiões exteriores formaram-se gradualmente ao longo de milhares de milhões de anos através de repetidas fusões com galáxias anãs mais pequenas. Os braços espirais externos podem ter se formado recentemente e foram alimentados por gás e estrelas introduzidos durante essas interações.
“É emocionante ver as nossas simulações corresponderem tão de perto aos dados de outra galáxia,” disse o astrónomo do CfA Lars Hernquist, Professor Mallinckrodt de Astrofísica na Universidade de Harvard. “Este estudo mostra que os processos astronómicos que modelámos in silico estão a moldar galáxias como a NGC 1365 ao longo de milhares de milhões de anos.”
Nova ferramenta para compreender a formação de galáxias
No geral, os resultados indicam que NGC 1365 começou como uma galáxia relativamente pequena e gradualmente cresceu até se tornar uma enorme galáxia espiral através de múltiplas fusões com os seus vizinhos mais pequenos.
O trabalho destaca como as assinaturas químicas no gás de uma galáxia podem ser usadas para revelar o seu passado, estabelecendo a arqueologia extragaláctica como uma nova abordagem poderosa, disse Ciulley.
“Este estudo é um bom exemplo de como as observações podem ser feitas com a ajuda direta da teoria”, disse ela. “Acho que isso também afeta a forma como trabalhamos juntos como teóricos e observadores, porque este projeto é 50% de teoria e 50% de observação, não se pode ter um sem o outro.
o que isso significa para a galáxia
Estudar galáxias como a NGC 1365, que partilham semelhanças com a Via Láctea, pode ajudar os astrónomos a determinar se a história da nossa galáxia é típica ou invulgar e a compreender melhor os diferentes caminhos que as galáxias podem ter seguido durante a sua evolução.
“Todas as galáxias espirais são formadas de maneira semelhante?” Culley perguntou. “Houve diferenças entre as suas formações? Onde está agora distribuído o seu oxigénio? Existe algo diferente ou único na nossa galáxia? Estas são as questões que queremos responder.”
