Via Láctea pode ter engolido uma galáxia anã há 10 mil milhões de anos - pistas em “Loki”

Um episódio de “canibalismo galático” na Via Láctea

O cosmos está longe de ser sereno: a própria física sugere que, ao longo da evolução do Universo, as interações mais violentas tendem a impor-se. A nossa galáxia não foge a essa lógica e traz um histórico de assimilação de estruturas mais pequenas. Um artigo científico recente, 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 muito pobres em metais perto do Sol

A proposta assenta na deteção, nas proximidades do Sistema Solar, de um conjunto de 20 estrelas extremamente pobres em metais que poderá representar restos dessa antiga galáxia. A este possível vestígio, a equipa deu o nome de “Loki”.

Para construir a amostra, os autores selecionaram estrelas antigas na vizinhança solar com órbitas aproximadamente alinhadas com o plano galáctico. A sua baixa metalicidade é típica de populações formadas nos primeiros tempos do Universo, muito antes da formação do Sistema Solar.

Dinâmica do grupo: 11 a favor da rotação e 9 contra

Do ponto de vista dinâmico, o conjunto divide-se em dois subconjuntos. Onze estrelas deslocam-se no mesmo sentido de rotação da Via Láctea, enquanto nove orbitam em sentido contrário. Ainda assim, apesar da diferença no movimento orbital, a análise não revelou discrepâncias químicas relevantes entre os dois grupos.

Assinaturas químicas de supernovas, hipernovas e processos de captura de neutrões

A caracterização química aponta para ambientes muito antigos. As estrelas exibem marcas de explosões de supernovas - associadas ao fim violento de estrelas muito massivas - e também de hipernovas, fenómenos ainda mais energéticos. Estes eventos lançam para o meio interestelar elementos fabricados no interior estelar, incluindo ferro. O ferro é particularmente importante na evolução química, por assinalar o limite das reações de fusão que podem ocorrer no interior das estrelas.

Para além disso, os autores identificam indícios de contributos de outras estrelas muito massivas em rotação rápida e de colisões entre estrelas de neutrões. Estes processos estão ligados à produção de elementos mais pesados através da captura de neutrões.

Observações com o ESPaDOnS e órbitas afinadas com dados da missão Gaia

Os resultados resultam da combinação de espectroscopia de alta resolução obtida com o Canada-France-Hawaii Telescope, usando o espectrógrafo ESPaDOnS, com medições astrométricas da missão Gaia. Esta abordagem permitiu estimar com elevada precisão tanto as órbitas como a composição química das estrelas.

No conjunto, as 20 estrelas apresentam uma composição química muito semelhante entre si e distinta da maioria das estrelas do halo da Via Láctea. Este padrão favorece a hipótese de uma origem comum, em vez de corresponderem a uma população antiga dispersa e sem relação.

Quando comparadas com estrelas de galáxias anãs já conhecidas, as abundâncias relativas de elementos como estrôncio, bário e európio mostram-se semelhantes. Tal é compatível com um cenário de evolução química mais simples e relativamente homogénea, característica de sistemas galácticos de baixa massa.

Com base nestas evidências, os autores propõem que estas estrelas possam ter vindo de uma única galáxia anã incorporada numa fase muito precoce pela Via Láctea. Simulações cosmológicas indicam que uma fusão deste tipo pode espalhar estrelas por órbitas distintas - tanto no sentido da rotação galáctica como no sentido oposto - 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 de atribuir uma interpretação única ao conjunto de propriedades químicas e dinâmicas observadas.

Se a hipótese vier a confirmar-se, estas estrelas serão vestígios de uma galáxia anã muito antiga que se mantém, em parte, preservada em órbitas próximas do plano da Via Láctea.

Em astrofísica, este mecanismo é descrito como “canibalismo galático”: fusões lentas entre galáxias, nas quais a maior vai desagregando e absorvendo a menor ao longo de milhares de milhões de anos.

A Via Láctea também terá o seu próprio encontro desta natureza. Dentro de cerca de quatro a cinco mil milhões de anos, deverá colidir com a galáxia de Andrómeda, formando uma nova estrutura galáctica - um desfecho inevitável imposto pela gravidade.