Durante décadas, os cientistas utilizaram a Via Láctea como modelo para compreender a formação das galáxias. Mas um trio de novos estudos levanta questões sobre se a Via Láctea é verdadeiramente representativa de outras galáxias do Universo.

"A Via Láctea tem sido um incrível laboratório de física, incluindo a física da formação de galáxias e a física da matéria escura", afirmou Risa Wechsler, professora de física na Universidade de Stanford, EUA. "Mas a Via Láctea é apenas um sistema e pode não ser típica da formação de outras galáxias. É por isso que é fundamental encontrar galáxias semelhantes e compará-las".

Para atingir esse objetivo, Wechsler cofundou o levantamento SAGA (Satellites Around Galactic Analogs), dedicado à comparação de galáxias com massa semelhante à da Via Láctea. Após mais de uma década a analisar o Universo, a equipa do SAGA identificou e estudou 101 análogas da Via Láctea como primeiro passo da sua investigação em curso. Os resultados, publicados em três estudos na edição de 18 de novembro da revista The Astrophysical Journal, revelam que, em muitos aspetos, a história evolutiva da Via Láctea é diferente da de outras galáxias de dimensão comparável.

"Os nossos resultados mostram que não podemos limitar os modelos de formação de galáxias apenas à Via Láctea", disse Wechsler, que é também professora de física de partículas e astrofísica no SLAC - National Accelerator Laboratory. "Temos de olhar para a distribuição completa de galáxias semelhantes em todo o Universo".

Para além de Wechsler, o projeto SAGA é dirigido pela professora Marla Geha da Universidade de Yale e por Yao-Yuan Mao, antigo aluno de doutoramento de Wechsler em Stanford, atualmente professor assistente na Universidade de Utah. Os três são coautores dos estudos recentemente publicados.

Mistério da matéria escura

A Via Láctea é feita de matéria comum, como o hidrogénio e o ferro. Mas a matéria comum representa apenas cerca de 15% da matéria do Universo. Os restantes 85% são matéria escura, invisível e misteriosa.

"Ninguém sabe de que é feita a matéria escura", disse Wechsler. "Não interage com a matéria comum nem com a luz. Provavelmente, há matéria escura a atravessar-nos neste momento e nem sequer nos apercebemos disso".

Estudos mostram que as galáxias se formam dentro de regiões massivas de matéria escura chamadas halos. Um halo de matéria escura pode ser invisível, mas o seu enorme tamanho cria uma força gravitacional suficientemente forte para atrair a matéria comum do espaço e transformá-la em estrelas e galáxias.

Um dos principais objetivos do levantamento SAGA é determinar o impacto dos halos de matéria escura na evolução galáctica. Para começar, a equipa do SAGA concentrou-se nas galáxias satélite - pequenas galáxias que orbitam galáxias hospedeiras muito maiores, como a Via Láctea. Os investigadores identificaram quatro das galáxias satélites mais brilhantes da Via Láctea, incluindo as duas maiores, conhecidas como a Grande e a Pequena Nuvem de Magalhães (GNM e PNM). Os cientistas efetuaram então uma busca minuciosa de satélites em torno de outras galáxias hospedeiras com massa semelhante. Utilizando imagens telescópicas, acabaram por identificar 378 galáxias satélite em torno de 101 hospedeiras semelhantes à Via Láctea.

"Há uma razão para nunca ninguém ter tentado isto antes", disse Wechsler. "É um projeto muito ambicioso. Tivemos de usar técnicas inteligentes para separar essas 378 galáxias em órbita dos milhares de objetos de fundo. É um verdadeiro problema de uma agulha no palheiro".

O levantamento SAGA identificou 101 galáxias semelhantes à Via Láctea que têm pequenas galáxias satélite. Estes três exemplos contêm duas, seis e nove galáxias satélite, respetivamente. Crédito: Yasmeen Asali (Yale), DESI Legacy Survey Sky Viewer

Novas descobertas

Num dos três novos estudos SAGA, os investigadores descobriram que o número de satélites por galáxia hospedeira varia entre zero e 13. As quatro satélites observáveis da Via Láctea enquadram-se nesse intervalo.

O estudo também revelou que as galáxias hospedeiras com grandes satélites, semelhantes em tamanho às galáxias GNM e PNM da Via Láctea, tendem a ter mais satélites em geral. Mas a Via Láctea, de facto, tem menos satélites do que galáxias semelhantes, o que a torna um "outlier" entre as suas congéneres.

Um segundo estudo focou-se na formação estelar em galáxias satélite - uma métrica importante para compreender a evolução das galáxias. O estudo concluiu que, numa galáxia hospedeira típica, as satélites mais pequenas ainda estão a formar estrelas. Mas na Via Láctea, a formação de estrelas só ocorre nas satélites massivas GNM e PNM. Todas as satélites mais pequenas deixaram de formar estrelas.

"Agora temos um puzzle", disse Wechsler. "O que é que na Via Láctea fez com que estas pequenas satélites de menor massa tivessem a sua formação estelar interrompida? Talvez, ao contrário de uma galáxia hospedeira típica, a Via Láctea tenha uma combinação única de satélites mais antigas que cessaram a formação estelar e outras mais recentes e ativas - a GNM e a PNM - que só recentemente caíram no halo de matéria escura da Via Láctea".

O estudo também descobriu que a formação de estrelas pára tipicamente em galáxias satélite localizadas mais perto da hospedeira, talvez devido à atração gravitacional dos halos de matéria escura dentro e à volta da galáxia hospedeira.

"Para mim, a fronteira é descobrir o que a matéria escura está a fazer em escalas mais pequenas do que a Via Láctea, como os halos de matéria escura mais pequenos que rodeiam estas pequenas satélites", disse Wechsler.

O terceiro estudo, liderado pelo académico de Stanford Yunchong "Richie" Wang, compara os novos dados com simulações de computador e apela ao desenvolvimento de um novo modelo de formação galáctica baseado em parte no levantamento SAGA.

"O SAGA fornece uma referência para fazer avançar a nossa compreensão do Universo através do estudo detalhado de galáxias satélite em sistemas para lá da Via Láctea", disse Wechsler. "Embora tenhamos concluído o nosso objetivo inicial de mapear satélites brilhantes em 101 galáxias hospedeiras, há muito mais trabalho a fazer".

// Universidade de Stanford (comunicado de imprensa)
// Artigo científico #1 (The Astrophysical Journal)
// Artigo científico #1 (arXiv.org)
// Artigo científico #2 (The Astrophysical Journal)
// Artigo científico #2 (arXiv.org)
// Artigo científico #3 (The Astrophysical Journal)
// Artigo científico #3 (arXiv.org)

Quer saber mais?

Galáxia satélite:
Wikipedia

Via Láctea:
CCVAlg - Astronomia
Wikipedia
SEDS

Nuvens de Magalhães:
Pequena Nuvem de Magalhães (Wikipedia)
Grande Nuvem de Magalhães (Wikipedia)

Matéria escura:
Wikipedia

Levantamento SAGA (Satellites Around Galactic Analogs):
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