Via Láctea e Loki: pistas de canibalismo galáctico há 10 mil milhões de anos

Um passado de canibalismo na Via Láctea

O cosmos é tudo menos pacífico: é turbulento e, muitas vezes, brutal. Ao longo da evolução do Universo, a física mostra que, regra geral, acabam por dominar as estruturas mais massivas. A nossa galáxia não foi exceção - e o seu historial inclui episódios de verdadeira voracidade.

Um novo estudo, publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, defende que a Via Láctea poderá ter "‘engolido’ uma galáxia anã" há cerca de 10 mil milhões de anos.

As 20 estrelas pobres em metais perto do Sol

A proposta assenta na deteção, na vizinhança solar, de um conjunto de 20 estrelas extremamente pobres em metais, que pode corresponder aos restos dessa estrutura primitiva. A esse possível remanescente, os autores deram o nome provisório de “Loki”.

Estas estrelas foram escolhidas por duas características principais: apresentarem órbitas alinhadas com o plano da Via Láctea e estarem relativamente próximas do Sol. Trata-se de objetos muito antigos e de baixa metalicidade - uma assinatura típica de sistemas que se formaram nas fases iniciais do Universo, muito antes da formação do Sistema Solar.

Impressões digitais químicas e orbitais de “Loki”

Do ponto de vista dinâmico, a amostra separa-se em dois subconjuntos. Onze estrelas deslocam-se no mesmo sentido da rotação da Via Láctea, enquanto nove seguem em sentido contrário. Ainda assim, apesar do contraste nas órbitas, a equipa não detetou diferenças químicas relevantes entre estes dois grupos.

Para recolher os dados, os investigadores recorreram a espectroscopia de alta resolução no Canada-France-Hawaii Telescope, usando o espectrógrafo ESPaDOnS. Esta informação foi combinada com dados astrométricos da missão Gaia, o que permitiu determinar com grande precisão tanto as órbitas como a composição química das estrelas.

Sinais de supernovas, hipernovas e formação de elementos pesados

A análise química aponta para um ambiente de grande antiguidade. As estrelas exibem vestígios associados a explosões de supernovas - o fim violento de estrelas massivas - e também de hipernovas, ainda mais energéticas. Estes eventos espalham para o meio interestelar elementos sintetizados no interior estelar, incluindo ferro. O ferro é um marcador central na evolução química das estrelas, por indicar o limite das reações de fusão que conseguem ocorrer no seu interior.

Além disso, as assinaturas químicas observadas sugerem contributos de outras estrelas muito massivas em rotação rápida e também de colisões entre estrelas de neutrões - processos que geram elementos mais pesados através da captura de neutrões.

Comparações com galáxias anãs e o cenário de fusão precoce

No conjunto, os resultados indicam que estas estrelas partilham entre si uma composição química muito semelhante e, ao mesmo tempo, distinta da maioria das estrelas do halo da Via Láctea. Esse padrão favorece a hipótese de uma origem comum, em vez de uma coleção aleatória de estrelas antigas sem ligação.

Quando comparadas com populações estelares de galáxias anãs já conhecidas, surgem semelhanças nas proporções de elementos como estrôncio, bário e európio. Este comportamento é compatível com uma evolução química relativamente simples e homogénea, típica de sistemas galácticos de baixa massa.

Com base neste conjunto de evidências, os autores sugerem que estas estrelas possam ter vindo de uma única galáxia anã, incorporada numa fase muito precoce pela Via Láctea. Simulações cosmológicas mostram que fusões deste tipo conseguem espalhar estrelas por órbitas diferentes - tanto a favor como contra a rotação galáctica - mantendo-as, ainda assim, próximas do plano da galáxia.

Os investigadores referem-se a este possível sistema progenitor como “Loki”. A designação é provisória e sublinha a dificuldade em atribuir uma interpretação única à combinação de propriedades químicas e dinâmicas observadas.

Se esta hipótese se confirmar, então estas estrelas serão vestígios de uma galáxia anã muito antiga que permanece, em parte, preservada em órbitas próximas do plano da Via Láctea.

“Canibalismo galáctico” e o futuro encontro com Andrómeda

Em astrofísica, este tipo de história enquadra-se no que se designa por “canibalismo galáctico”: fusões lentas entre galáxias, durante as quais a maior vai desagregando e absorvendo a menor ao longo de milhares de milhões de anos.

E a Via Láctea também terá o seu próprio episódio deste género. Dentro de cerca de quatro a cinco mil milhões de anos, deverá colidir com a galáxia de Andrómeda, originando uma nova estrutura galáctica - um desfecho inevitável ditado pela gravidade.