Gaia determina novos parâmetros para colisão entre Via Láctea e Andrómeda
As trajetórias orbitais futuras de três galáxias espirais: a nossa Via Láctea (azul), Andrómeda, também conhecida como M31 (vermelho), e a Galáxia do Triângulo, também conhecida como M33 (verde).
O círculo indica a posição atual de cada galáxia, e as suas trajetórias futuras foram calculadas usando dados da segunda versão do catálogo Gaia da ESA. A imagem da Via Láctea é uma impressão de artista, enquanto as imagens de M31 e M33 têm por base dados do Gaia.
As setas ao longo dos percursos indicam a direção estimada para o movimento e posições das galáxias, 2,5 mil milhões de anos para o futuro, enquanto as cruzes assinalam a sua posição estimada daqui a mais ou menos 4,5 mil milhões de anos.
Daqui a aproximadamente 4,5 mil milhões de anos, a Via Láctea e Andrómeda vão fazer a sua primeira passagem rasante uma pela outra a uma distância de aproximadamente 400.000 anos-luz. As galáxias vão então continuar a mover-se cada vez mais perto uma da outra e eventualmente fundir-se para formar uma galáxia elíptica.
A escala linear de 1 milhão de anos-luz refere-se às trajetórias das galáxias; as imagens das galáxias não estão à escala.
Crédito: órbitas - E. Patel, G. Besla (Universidade do Arizona), R. van der Marel (STScI); imagens - ESA (Via Láctea); ESA/Gaia/DPAC (M31, M33)
O satélite Gaia da ESA olhou para lá da nossa Galáxia e explorou duas galáxias vizinhas para revelar movimentos estelares no seu interior e como um dia vão interagir e colidir com a Via Láctea - com resultados surpreendentes.
A nossa Via Láctea pertence a um grande aglomerado de galáxias a que damos o nome Grupo Local e, juntamente com a Galáxia de Andrómeda e com a Galáxia do Triângulo - também referidas como M31 e M33, respetivamente -, compõem a maioria da massa do grupo.
Os astrónomos há muito que suspeitam que Andrómeda irá um dia colidir com a Via Láctea, remodelando completamente a nossa vizinhança cósmica. No entanto, os movimentos tridimensionais das galáxias do Grupo Local permanecem um tanto ou quanto vagos, pintando um retrato incerto do futuro da Via Láctea.
"Nós precisávamos de explorar os movimentos das galáxias em 3D para desvendar como cresceram e evoluíram, e o que cria e influencia as suas características e comportamento," diz o autor principal Roeland van der Marel, do STScI (Space Telescope Science Institute), em Baltimore, EUA.
"Conseguimos fazer isto usando o segundo conjunto de dados de alta qualidade do Gaia."
O Gaia está atualmente a construir o mapa 3D mais preciso das estrelas no Universo próximo e está a lançar os seus dados em etapas. Nesta investigação foram utilizados os dados da segunda versão, divulgada em abril de 2018.
Estudos anteriores do Grupo Local combinaram observações de telescópios como o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e o VLBA (Very Long Baseline Array) para descobrir como as órbitas de M31 e M33 mudaram ao longo do tempo. As duas galáxias espirais em forma de disco estão localizadas entre 2,5 e 3 milhões de anos-luz, e estão próximas o suficiente uma da outra para que possam estar a interagir.
Surgiram duas possibilidades: ou a Galáxia do Triângulo está numa órbita incrivelmente longa de seis mil milhões de anos em redor de Andrómeda, mas já caiu na sua direção no passado, ou está atualmente na sua primeira queda. Cada cenário reflete um percurso orbital diferente e, portanto, uma história de formação e futuro diferente para cada galáxia.
Embora o Hubble tenha obtido a visão mais nítida de sempre de M31 e de M33, o Gaia mede a posição individual e movimento de muitas das suas estrelas com uma precisão sem precedentes.
"Nós vasculhámos os dados do Gaia para identificar milhares de estrelas individuais em ambas as galáxias e estudámos como essas estrelas se moviam dentro dos seus lares galácticos," acrescentou o coautor Mark Fardal, também do STScI.
"Embora o Gaia tenha como objetivo principal estudar a Via Láctea, é poderoso o suficiente para detetar estrelas especialmente massivas e brilhantes nas regiões de formação estelar próximas - mesmo em galáxias para lá da nossa."
Os movimentos estelares medidos pelo Gaia não só revelam como cada uma das galáxias se movem pelo espaço, como também mede como giram sob o seu próprio eixo de rotação.
Há um século atrás, quando os astrónomos estavam a começar a compreender a natureza das galáxias, estas medições da rotação eram bastante desejadas, mas não puderam ser terminadas com sucesso recorrendo aos telescópios disponíveis à época.
"Foi preciso um observatório tão avançado quanto o Gaia para o conseguirmos finalmente fazer," diz Roeland.
"Pela primeira vez, medimos como M31 e M33 giram no céu. Os astrónomos costumavam ver as galáxias como mundos agrupados que não podiam ser 'ilhas' separadas, mas agora sabemos o contrário.
"Foram precisos 100 anos, mas o Gaia conseguiu finalmente medir a minúscula, mas verdadeira velocidade de rotação da nossa vizinha galáctica mais próxima, M31. Isto vai ajudar-nos a entender melhor a natureza das galáxias."
Ao combinar observações existentes com os novos dados do Gaia, os investigadores determinaram como a Galáxia de Andrómeda e a Galáxia do Triângulo se movem pelo céu e calcularam o percurso orbital de cada galáxia tanto para o passado como para o futuro, ao longo de milhares de milhões de anos.
"As velocidades que encontrámos mostram que M33 não pode estar numa órbita longa em torno de M31," diz a coautora Ekta Patel da Universidade do Arizona, EUA. "Os nossos modelos, por unanimidade, mostram que M33 deve estar na sua primeira 'queda' em direção a M31."
Enquanto a Via Láctea e Andrómeda ainda estão destinadas a colidir e a fundir-se, tanto o "timing" quanto o nível de destruição da interação também são provavelmente diferentes do esperado.
Dado que o movimento de Andrómeda difere um pouco das estimativas anteriores, a galáxia provavelmente vai, ao início, "raspar" a Via Láctea em vez de colidir frontalmente. Isto ocorrerá, não daqui a 3,9 mil milhões de anos, mas daqui a 4,5 mil milhões de anos - 600 milhões de anos mais tarde do que o previsto.
"Este achado é crucial para a nossa compreensão de como as galáxias evoluem e interagem," disse Timo Prusti, cientista do projeto Gaia da ESA.
"Nós vemos características invulgares em M31 e em M33, como correntes distorcidas e caudas de gás e estrelas. Se as galáxias ainda não passaram perto uma da outra, não podem ter sido criadas pelas forças que se sentiram durante a fusão. Talvez se tenham formado por meio de interações com outras galáxias, ou pela dinâmica do gás dentro das próprias galáxias.
"O Gaia foi construído principalmente para mapear as estrelas da Via Láctea - mas este novo estudo mostra que o satélite está a superar as expetativas e pode fornecer informações únicas sobre a estrutura e dinâmica das galáxias para lá da nossa. Quanto mais tempo o Gaia observar os minúsculos movimentos destas galáxias pelo céu, mais precisas serão as nossas medições."
A visão total do céu (Via Láctea e galáxias vizinhas) do Gaia, com base em medições de aproximadamente 1,7 mil milhões de estrelas. O mapa mostra a densidade das estelas observadas pelo Gaia em cada porção do céu, entre julho de 2014 e maio de 2016.
As regiões mais claras indicam concentrações mais densas de estrelas especialmente brilhantes, enquanto regiões mais escuras correspondem a zonas do céu onde são observadas menos estrelas. Em contraste com o mapa de brilho a cores, dominado pelas estrelas mais brilhantes e massivas, esta imagem mostra a distribuição de todas as estrelas, incluindo as estrelas ténues e distantes.
A característica alongada visível logo abaixo do Centro Galáctico e que aponta para baixo é a galáxia anã de Sagitário, uma pequena galáxia satélite da Via láctea que está a deixar uma corrente de estrelas para trás como efeito da atração gravitacional da nossa Galáxia. Esta característica ténue é apenas visível nesta imagem, e não no mapa total do céu com base na luminosidade das estrelas, que é dominado por fontes mais brilhantes.
As regiões mais escuras no plano Galáctico correspondem a nuvens de gás interestelar e poeira em primeiro plano, que absorvem a luz das estrelas mais distantes, atrás das nuvens. Muitas destas ocultam berçários estelares onde estão a nascer novas gerações de estrelas.
Espalhados pela imagem estão também muitos enxames globulares e abertos - agrupamentos de estrelas unidas pela sua gravidade mútua, bem como galáxias inteiras para lá da nossa.
Os dois objetos brilhantes perto do cano inferior direito da imagem são a Grande e a Pequena Nuvem de Magalhães, duas galáxias anãs que orbitam a Via Láctea. Também são visíveis outras galáxias vizinhas, nomeadamente a Galáxia de Andrómeda (M31), para baixo e para a esquerda na imagem, juntamente com a sua satélite, a Galáxia do Triângulo (M33).
Um número de artefactos podem ser vistos na imagem, sob a forma de características curvas e listras escuras, embora muito menos pronunciadas do que no primeiro mapa do céu pelo Gaia, que teve por base apenas 14 meses de dados do satélite. Estas características não têm origem astronómica, mas são na verdade um reflexo do método de varrimento do Gaia, que vai gradualmente desaparecer ao longo dos cinco anos de dados da missão.
A segunda versão do catálogo Gaia foi divulgado no dia 25 de abril de 2018 e inclui as posições e brilhos de quase 1,7 mil milhões de estrelas, e a paralaxe, movimento próprio e cor de mais de 1,3 mil milhões de estrelas. Também inclui a velocidade radial de mais de sete milhões de estrelas, a temperatura superficial de mais de 100 milhões e outros parâmetro astrofísicos de 70-80 milhões de estrelas. Também contém mais de 500.000 fontes variáveis e a posição de 14.099 objetos conhecidos do Sistema Solar - a maioria deles asteroides.
Crédito: ESA/Gaia/DPAC; reconhecimento: Consórcio de Processamento e Análise de Dados do Gaia (DPAC); A. Moitinho/A. F. Silva/M. Barros/C. Barata, Universidade de Lisboa, Portugal; H. Savietto, Fork Research, Portugal
Esta imagem gigantesca da Galáxia do Triângulo - também conhecida como M33 - é uma composição de cerca de 54 exposições diferentes com a câmara ACS (Advaenced Camera for Surveys) do Hubble. Com uma incrível resolução de 34.372 por 19.345 pixéis, é a segunda maior imagem já divulgada pelo Hubble. Só é "derrotada" pela imagem da Galáxia de Andrómeda, lançada em 2015 (use a ferramenta de zoom).
O mosaico da Galáxia do Triângulo mostra a região central da galáxia e os seus braços espirais interiores. São visíveis milhões de estrelas, centenas de enxames e nebulosas brilhantes. Esta imagem é demasiado grande para ser vista facilmente à resolução original, sendo melhor apreciada usando a ferramenta de zoom.
Crédito: NASA, ESA e M. Durbin, J. Dalcanton e B. F. Williams (Universidade de Washington)
Imagem da Galáxia de Andrómeda (M31), com medições dos movimentos das suas estrelas. Esta galáxia espiral é a galáxia espiral mais próxima da Via Láctea.
A imagem de fundo, obtida com o satélite Galex da NASA em comprimentos de onda no ultravioleta próximo, realça regiões no interior da galáxia onde está a ocorrer formação estelar.
Os símbolos azuis assinalam as posições de estrelas jovens e brilhantes, usadas para medir o movimento da galáxia, e as setas amarelas indicam os movimentos estelares médios em vários locais, com base em dados da segunda versão de dados da missão Gaia da ESA. A rotação do disco da galáxia espiral, no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio, é evidente.
A precisão destas medições vai melhorar com os futuros lançamentos de mais dados do satélite Gaia.
Crédito: ESA/Gaia (movimentos estelares); NASA/Galex (imagem de fundo); R. van der Marel, M. Fardal, J. Sahlmann (STScI)
Esta imagem, obtida com o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, é a maior e mais detalhada já obtida da Galáxia de Andrómeda (M31).
É uma versão "cortada" da imagem original e tem 1,5 mil milhões de pixéis. Precisaria de mais de 600 televisões FHD para ver a imagem na sua resolução original.
É a maior imagem já obtida pelo Hubble e mostra mais de 100 milhões de estrelas e milhares de enxames embebidos numa secção do disco achatado da galáxia, cobrindo mais de 40.000 anos-luz.
Crédito: NASA, ESA, J. Calcanton, B. F. Williams, L.C. Johnson (Universidade de Washington), equipa PHAT e R. Gendler