O telescópio espacial Gaia, da ESA, desfez ainda mais o enredo da nossa Galáxia, descobrindo duas surpreendentes correntes de estrelas que se formaram e se entrelaçaram há mais de 12 mil milhões de anos.

As duas correntes, designadas Shakti e Shiva, ajudaram a formar a jovem Via Láctea. Ambas são tão antigas que provavelmente se formaram antes mesmo das partes mais velhas dos braços espirais e do disco da nossa atual Galáxia.

"O que é verdadeiramente espantoso é o facto de conseguirmos detetar estas estruturas antigas", diz Khyati Malhan do Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg, Alemanha, que liderou a investigação. "A Via Láctea mudou tão significativamente desde que estas estrelas nasceram que não esperávamos reconhecê-las tão claramente como um grupo - mas os dados sem precedentes que estamos a receber do Gaia tornaram-no possível".

Utilizando as observações do Gaia, os investigadores conseguiram determinar as órbitas de estrelas individuais da Via Láctea, bem como o seu conteúdo e composição. "Quando visualizámos as órbitas de todas estas estrelas, duas novas estruturas destacaram-se das restantes entre estrelas com uma determinada composição química", acrescenta Khyati. "Chamámos-lhes Shakti e Shiva".

Fragmentos verdadeiramente antigos

Cada fluxo contém a massa de cerca de 10 milhões de sóis, com estrelas de 12 a 13 mil milhões de anos, todas a moverem-se em órbitas muito semelhantes e com composições semelhantes. A forma como estão distribuídos sugere que podem ter sido formados como fragmentos distintos que se fundiram com a jovem Via Láctea.

Ambas as correntes se encontram perto do coração da Via Láctea. O Gaia explorou esta parte da Via Láctea em 2022, utilizando uma espécie de "arqueologia galáctica"; este estudo mostrou que a região contém as estrelas mais antigas de toda a Galáxia, todas nascidas antes do disco da Via Láctea se ter devidamente formado.

A Via Láctea tem um passado complicado. A nossa Galáxia está repleta de estrelas que chegaram em diferentes momentos da história cósmica, entregues quando outra galáxia ou objeto colidiu com a Via Láctea e foi subsequentemente consumido. Esta imagem mostra algumas destas diferentes populações estelares, com cada cor a representar estrelas que se juntaram à Via Láctea através de um evento de colisão diferente. Dois destes fluxos foram recentemente descobertos graças ao observatório Gaia da ESA. Os dados do Gaia permitiram aos investigadores determinar o conteúdo e a composição das estrelas individuais que constituem as correntes Shakti (cor-de-rosa) e Shiva (azul-claro), o que, por sua vez, revelou mais sobre as suas propriedades e movimentos no espaço. De facto, o Gaia ajudou a revelar várias destas colisões passadas. As duas imagens mostram diferentes tipos de informação sobre as estrelas - informação relacionada com a sua energia e movimentos à medida que orbitam e se deslocam no espaço - para criar as formas de leque e de diamante aqui apresentadas. A caixa retangular com o rótulo "R" representa uma "estrutura em forma de crista". Crédito: ESA/Gaia/DPAC/K. Malhan et al. (2024)

"As estrelas são tão velhas que não possuem muitos dos elementos metálicos mais pesados criados mais tarde na vida do Universo. Estes metais pesados são os forjados no interior das estrelas e espalhados para o espaço quando estas morrem. As estrelas no coração da nossa Galáxia são pobres em metais, por isso chamámos a esta região o 'pobre coração velho' da Via Láctea", diz o coautor Hans-Walter Rix, também do Instituto Max Planck de Astronomia e o principal "arqueólogo galáctico" do trabalho de 2022.

"Até agora, só tínhamos reconhecido estes fragmentos muito antigos que se juntaram para formar o antigo coração da Via Láctea. Com Shakti e Shiva, vemos agora os primeiros pedaços que parecem comparativamente antigos, mas localizados mais longe. Estes significam os primeiros passos do crescimento da nossa Galáxia até ao seu tamanho atual".

Uma árvore genealógica complexa

Embora muito semelhantes, as duas correntes estelares não são idênticas. As estrelas de Shakti orbitam um pouco mais longe do centro da Via Láctea e em órbitas mais circulares do que as estrelas de Shiva. O nome das correntes deriva do nome de um casal divino da filosofia hindu que se une para criar o Universo (ou macrocosmo).

Impressão artística da nossa Via Láctea, uma "galáxia espiral barrada" com cerca de 13 mil milhões de anos, que alberga algumas centenas de milhares de milhões de estrelas. À esquerda, uma vista de face mostra a estrutura espiral do disco galáctico, onde se encontra a maioria das estrelas, intercaladas por uma mistura difusa de gás e poeira cósmica. O disco mede cerca de 100.000 anos-luz de diâmetro e o Sol situa-se a meio caminho entre o seu centro e a sua periferia. À direita, uma vista de lado revela a forma achatada do disco. As observações apontam para uma subestrutura: um disco fino com cerca de 700 anos-luz de altura, inserido num disco espesso, com cerca de 3000 anos-luz de altura e povoado por estrelas mais velhas. A imagem de lado mostra também o Bojo Galáctico, localizado na parte central da Via Láctea e que alberga cerca de 10 mil milhões de estrelas, na sua maioria velhas e vermelhas. O bojo, também visível na imagem da esquerda, tem uma forma alongada que se assemelha à de uma barra em forma de amendoim, com um comprimento de cerca de 10.000 anos-luz, o que faz da Via Láctea uma galáxia espiral barrada. Para além do disco e do bojo encontra-se o halo estelar, uma estrutura aproximadamente esférica com um raio de cerca de 100.000 anos-luz, contendo estrelas isoladas, bem como muitos enxames globulares - grandes aglomerados compactos de algumas das estrelas mais antigas da Galáxia. Numa escala mais larga, a Via Láctea está inserida num halo ainda maior de matéria escura invisível. Crédito: esquerda - NASA/JPL-Caltech; direita - ESA; esquema - ESA/ATG medialab

Há cerca de 12 mil milhões de anos, a Via Láctea tinha um aspeto muito diferente da espiral ordenada que vemos hoje. Pensamos que a nossa Galáxia se formou quando múltiplos filamentos longos e irregulares de gás e poeira se fundiram, formando estrelas e envolvendo-se para dar origem à nossa Galáxia tal como a conhecemos. Parece que Shaki e Shiva são dois desses componentes - e os futuros lançamentos de dados Gaia poderão revelar mais.

Khyati e Hans-Walter construíram também um mapa dinâmico de outros componentes conhecidos que desempenharam um papel na formação da nossa Galáxia e que foram descobertos utilizando dados do Gaia. Estes incluem Gaia-Salsicha-Encélado, GNM-1/Wukong, Arjuna/Sequoia/I'itoi e Ponto. Todos estes grupos de estrelas fazem parte da complexa árvore genealógica da Via Láctea, algo que o Gaia tem trabalhado para construir ao longo da última década.

"Revelar mais sobre a infância da nossa Galáxia é um dos objetivos do Gaia, e está certamente a atingi-lo", diz Timo Prusti, cientista do projeto Gaia na ESA. "Precisamos de identificar as diferenças subtis, mas cruciais, entre as estrelas da Via Láctea para compreender como a nossa Galáxia se formou e evoluiu. Isto requer dados incrivelmente precisos - e agora, graças ao Gaia, temos esses dados. À medida que descobrimos partes surpreendentes da nossa Galáxia, como as correntes Shiva e Shakti, estamos a preencher as lacunas e a pintar um quadro mais completo não só do nosso lar atual, mas também da nossa história cósmica mais antiga."

// ESA (comunicado de imprensa)
// Instituto Max Planck de Astronomia (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal)
// Artigo científico (arXiv.org)

Quer saber mais?

CCVAlg - Astronomia:
30/12/2022 - Os astrónomos identificaram o antigo coração da Via Láctea
25/03/2022 - Gaia descobre partes da Via Láctea muito mais antigas do que o esperado
17/11/2020 - Decifrada a árvore genealógica da Via Láctea

Notícias relacionadas:
SPACE.com
PHYSORG
Reuters
CNN
SAPO

Via Láctea:
CCVAlg - Astronomia
Wikipedia
SEDS
Lista de correntes estelares da Via Láctea (Wikipedia)

Gaia-Salsicha-Encélado:
Wikipedia

Gaia:
ESA
ESA - 2
Gaia/ESA
Programa Alertas de Ciência Fotométrica do Gaia
Catálogo DR3 do Gaia
Wikipedia