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O “pobre coração” da Via Láctea tem estrelas com 12,5 bilhões de anos

Ao analisar o espectro eletromagnético de 2 milhões de estrelas gigantes, os cientistas encontraram o antigo coração da Via Láctea — ou, como preferiram chamar, o “pobre velho coração” da nossa galáxia.

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Em junho deste ano, foi lançado o Data Release 3 (DR3) da missão Gaia da ESA, incluindo informações sobre vários objetos em nossa galáxia. Este lançamento, em particular, foi o primeiro a incluir alguns dos espectros de luz reais de 220 milhões de objetos astronômicos.

Os espectros são a principal ferramenta dos astrônomos para encontrar informações sobre a composição química de objetos cósmicos. Dependendo dos elementos presentes na atmosfera de uma estrela, por exemplo, é possível estimar sua idade.

Na época em que as primeiras estrelas se formaram, o universo ainda era composto essencialmente por hidrogênio e hélio, característica que os astrônomos chamam de “baixa metalicidade”.

À medida que as estrelas enriqueceram o cosmos com outros elementos por meio da fusão nuclear, o universo tornou-se cada vez mais rico em metalicidade (sim, na astronomia todos os elementos exceto hidrogênio e hélio são considerados metais).

Quando uma estrela se transforma em supernova, ela libera os elementos fundidos em seu núcleo. As estrelas explosivas são principalmente as gigantes azuis, que duram pouco tempo, mas conseguem fundir elementos muito mais pesados ​​do que uma estrela pequena como o Sol, inclusive o ferro.

Portanto, a presença ou ausência de elementos mais pesados ​​(ou mais metálicos) é um indicativo da idade da estrela. Afinal, espera-se que estrelas muito antigas tenham baixa metalicidade em seus espectros.

Esta foi a abordagem usada para encontrar o “pobre velho coração” da Via Láctea. Considerando que são estrelas muito antigas e pobres em metalicidade no centro galáctico, o apelido faz muito sentido.

Para essas revisões espectrais, os cientistas tiveram que superar um problema com os dados do Gaia: devido ao próprio design do observatório espacial, a leitura do espectro de luz das estrelas é de baixa resolução. Então, os astrônomos usaram o aprendizado de máquina para analisar os dados.

Então, eles aplicaram um algoritmo aos dados de estrelas gigantes vermelhas na região central da Via Láctea registradas pelo Gaia. Com os resultados, os pesquisadores tiveram acesso a uma amostra de 2 milhões de gigantes vermelhas no interior da galáxia e seus dados espectrais, com uma precisão sem precedentes.

O resultado mostrou que essas estrelas são muito pobres em metalicidade e, portanto, muito antigas — mais precisamente, o “coração” galáctico tem mais de 12,5 bilhões de anos. Isso é consistente com simulações que descrevem a formação e evolução das galáxias.

Simulações sobre a evolução das galáxias

Nossa galáxia tem cerca de 13 bilhões de anos, mas sua formação envolveu a fusão de três ou quatro protogaláxias. Logo depois, suas estrelas se estabeleceram como um núcleo compacto de alguns milhares de anos-luz de diâmetro.

As simulações mostram que parte desse núcleo inicial sobreviveria à medida que as estruturas da galáxia evoluíssem. Portanto, os astrônomos esperavam encontrar aquelas estrelas muito antigas do núcleo compacto inicial.

Com o novo estudo, os cientistas encontraram dados muito consistentes com o fato de que essas estrelas se formaram após a fusão de protogaláxias, e não vieram de galáxias anãs que mais tarde colidiram com a Via Láctea.

Há muitas outras perguntas esperando para serem respondidas, mas a descoberta do “pobre velho coração” é mais um passo para desvendar a história de nossa galáxia. As próximas pesquisas de dados podem revelar quais estrelas na região do núcleo pertencem a qual das proto-galáxias que se fundiram para formar a Via Láctea que conhecemos hoje.

Os resultados do estudo foram publicados no Astrophysical Journal.