Arqueologia extragaláctica revela o passado da NGC 1365 com Harvard e Smithsonian

O espaço não é apenas bonito aos olhos: ele também guarda uma história longa e minuciosa.

Cada galáxia traz pistas sobre como surgiu e como foi mudando ao longo de milhares de milhões de anos. Há anos, cientistas tentam “ler” esse passado, mas a maioria das técnicas funcionava bem sobretudo para a Via Láctea.

Um estudo recente muda esse cenário. A investigação, liderada pelo Centro de Astrofísica | Harvard e Smithsonian, descreve uma forma de analisar o passado de galáxias distantes com muito mais nitidez.

Um novo método para estudar galáxias

O trabalho mostra como “impressões digitais” químicas conseguem revelar a história de uma galáxia fora da Via Láctea. Essa linha de pesquisa é conhecida como arqueologia galáctica. Até aqui, porém, ela era aplicada, na prática, apenas dentro da nossa própria galáxia.

A pesquisa apresenta a arqueologia extragaláctica, que dá aos investigadores a possibilidade de examinar galáxias longínquas em detalhe e compreender de que forma elas evoluíram ao longo do tempo.

Com essa abordagem, torna-se mais claro como as galáxias aumentam de tamanho e se transformam pelo universo.

O oxigénio ajuda a rastrear a história das galáxias

“Esta é a primeira vez que um método de arqueologia química foi usado com um nível de detalhe tão fino fora da nossa própria galáxia”, observou Lisa Kewley, professora na Universidade Harvard.

“Queremos entender como chegámos até aqui. Como é que a nossa própria Via Láctea se formou e como é que acabámos a respirar o oxigénio que estamos a respirar agora mesmo?”

Estrelas jovens e muito quentes emitem luz ultravioleta intensa. Essa radiação excita o gás à volta, fazendo-o brilhar. Cada elemento químico produz um padrão de luz próprio.

O oxigénio, em especial, torna-se um marcador crucial. Ao mapear onde o oxigénio aparece, cientistas conseguem reconstruir como uma galáxia se desenvolveu com o passar do tempo.

Uma visão nítida da NGC 1365

A equipa trabalhou com dados do levantamento TYPHOON, obtidos com o telescópio Irénée du Pont, no Observatório Las Campanas. O alvo principal foi uma galáxia espiral chamada NGC 1365.

Como essa galáxia está voltada de frente para a Terra, a observação fica mais simples. Assim, os cientistas conseguiram examinar com clareza nuvens individuais onde estrelas estão a nascer.

Em muitas galáxias, a região central apresenta mais oxigénio, enquanto as áreas externas exibem menos. Isso resulta da formação estelar, de explosões e do movimento do gás.

Ao analisar esse padrão, torna-se possível compreender como diferentes partes da galáxia se formaram.

Observações combinam com simulações de galáxias

Para avançar além do que os dados mostram sozinhos, a equipa comparou as medições reais com simulações por computador do Projeto Illustris.

Essas simulações acompanham a evolução das galáxias desde pouco depois da Grande Explosão até ao presente. Elas incluem pormenores sobre fluxo de gás, formação de estrelas, buracos negros e alterações químicas.

Os cientistas vasculharam cerca de 20.000 galáxias simuladas até encontrarem uma que se aproximasse bastante da NGC 1365.

Essa correspondência ajudou a apontar qual foi, provavelmente, a trajetória histórica da galáxia. O resultado descreveu como ela cresceu e se fundiu com outras ao longo de 12 mil milhões de anos.

A galáxia cresceu por pequenas fusões

As conclusões indicam que a NGC 1365 começou como uma galáxia pequena. A sua região central formou-se cedo e tornou-se rica em oxigénio.

Com o tempo, ela foi ganhando tamanho por meio de fusões com galáxias anãs menores. Esses eventos acrescentaram gás e estrelas às regiões externas.

Os braços espirais mais externos apareceram depois, ao longo dos últimos milhares de milhões de anos. Essas áreas também receberam material vindo das galáxias que se juntaram a ela.

Esse crescimento gradual e contínuo moldou a NGC 1365 até ao grande sistema espiral observado hoje.

Teoria e dados trabalham em conjunto

“É muito empolgante ver as nossas simulações baterem tão de perto com dados de outra galáxia”, afirmou o coautor do estudo, Lars Hernquist.

“Este estudo mostra que os processos astronómicos que modelamos em computador estão a moldar galáxias como a NGC 1365 ao longo de milhares de milhões de anos.”

A professora Kewley realçou como a colaboração entre teoria e observação é determinante.

“Este estudo mostra muito bem como se podem produzir observações para serem diretamente ajudadas pela teoria”, acrescentou..

“Acho que isso também vai impactar como trabalhamos juntos, como teóricos e observadores, porque este projeto foi 50 por cento teoria e 50 por cento observações, e não dá para fazer um sem o outro. É preciso ter ambos para chegar a estas conclusões.”

O que a arqueologia extragaláctica pode revelar

A arqueologia extragaláctica permite comparar outras galáxias com a nossa Via Láctea. Ao investigar sistemas como a NGC 1365, os investigadores conseguem examinar o quão comum - ou particular - pode ser a nossa galáxia.

“Todas as galáxias espirais se formam de uma forma parecida?” perguntou Kewley. “Existem diferenças na formação delas? Onde é que o oxigénio está distribuído agora? A nossa Via Láctea é diferente ou única de alguma maneira? Essas são as perguntas que queremos responder.”

Agora, a arqueologia extragaláctica oferece um caminho poderoso para responder a esse tipo de questão. Ela ajuda a revelar o passado de galáxias distantes e aproxima-nos de entender como o universo se formou e mudou ao longo do tempo.

Crédito da imagem: Melissa Weiss/CfA