Muito antes de a Via Láctea assumir a forma espiral que conhecemos hoje, nossa galáxia protagonizou uma colisão capaz de alterar os primeiros capítulos de sua história. Dados do Telescópio Espacial Hubble revelaram evidências sólidas de que uma galáxia anã relativamente grande foi absorvida pela jovem Via Láctea há aproximadamente 11,8 bilhões de anos, quando o Universo tinha apenas cerca de 2 bilhões de anos.
O objeto desapareceu como uma galáxia independente há bilhões de anos, mas não sem deixar rastros. Parte de suas antigas estrelas permanece incorporada à região central da Via Láctea, preservada principalmente em aglomerados globulares que funcionam como uma espécie de registro arqueológico do passado galáctico.
Os pesquisadores batizaram essa antiga galáxia de Low-energy-Kraken-Heracles, ou simplesmente LKH. A descoberta, publicada na Nature Astronomy, empurra em cerca de 1,8 bilhão de anos o período da história da Via Láctea que os astrônomos conseguem reconstruir de maneira convincente a partir de grandes fusões.
E há uma consequência especialmente interessante: parte do material que hoje consideramos integrante natural da Via Láctea pode, na realidade, ter nascido em outra galáxia.
A Via Láctea cresceu devorando outras galáxias
A Via Láctea não surgiu pronta.
Assim como outras grandes galáxias previstas pelos modelos cosmológicos atuais, ela cresceu ao formar novas estrelas e também ao incorporar sistemas menores, absorvendo estrelas, gás e matéria escura durante sucessivas colisões e fusões.
Hoje, nossa galáxia abriga centenas de bilhões de estrelas. No início de sua história, entretanto, ela era significativamente menor e estava cercada por outros blocos galácticos que também estavam se formando.
Alguns desses encontros já eram conhecidos.
A interação com a galáxia anã de Sagitário, por exemplo, começou há mais de 6 bilhões de anos e ainda deixa seus efeitos na Via Láctea. Outro evento importante envolveu a chamada Gaia-Sausage-Enceladus, ou GSE, absorvida aproximadamente 10 bilhões de anos atrás.
Até agora, esse episódio com Gaia-Sausage-Enceladus era uma das principais fronteiras para reconstruir grandes colisões antigas da nossa galáxia.
O Hubble acaba de levar essa investigação muito mais longe.
A galáxia desapareceu, mas seus fósseis permaneceram
Ninguém está observando diretamente a LKH como ela era há quase 12 bilhões de anos.
Ela já foi completamente incorporada à Via Láctea.
Para descobrir que essa galáxia existiu, os cientistas tiveram que procurar seus vestígios — e encontraram uma pista valiosa nos aglomerados globulares.
Esses objetos são enormes concentrações aproximadamente esféricas contendo de dezenas de milhares a milhões de estrelas. Muitos são extremamente antigos e sobreviveram durante praticamente toda a história da Via Láctea.
Isso os transforma em verdadeiros arquivos cósmicos.
Se uma galáxia menor é incorporada pela Via Láctea, suas estrelas podem acabar misturadas com bilhões de outras. Depois de bilhões de anos, separar uma população da outra torna-se extremamente difícil.
Os aglomerados globulares, porém, podem conservar características de idade, composição química e movimento que denunciam uma origem diferente.
Foi justamente essa assinatura que a equipe encontrou.
Hubble analisou 39 aglomerados globulares
Os pesquisadores reuniram medições homogêneas de 39 aglomerados globulares localizados na região interna da Via Láctea. As observações estudadas abrangem aproximadamente os 20 mil anos-luz centrais da galáxia, onde os vestígios das primeiras fusões deveriam estar concentrados.
O Hubble foi essencial porque sua resolução permitiu determinar com grande precisão características das populações estelares desses aglomerados.
Duas informações eram especialmente importantes: idade e metalicidade.
Na astronomia, “metais” são todos os elementos químicos mais pesados que hidrogênio e hélio. Como gerações sucessivas de estrelas enriquecem o Universo com esses elementos, a metalicidade funciona, juntamente com outras propriedades, como uma pista sobre a história de uma população estelar.
Quando os cientistas compararam idade e metalicidade dos aglomerados, algo chamou a atenção.
Não existiam apenas dois grupos.
Havia três.
Uma terceira população entregou a galáxia perdida
Os pesquisadores esperavam encontrar aglomerados originados na própria Via Láctea e outros associados à Gaia-Sausage-Enceladus.
Mas surgiu uma terceira sequência.
Segundo o estudo, 12 aglomerados mostraram propriedades compatíveis com um progenitor independente. Eles eram sistematicamente mais antigos que os associados à Gaia-Sausage-Enceladus, mas mais jovens que parte da população formada no principal progenitor da Via Láctea.
A conclusão foi importante: aqueles objetos não poderiam ser explicados simplesmente como estrelas que nasceram na Via Láctea.
Eles haviam se formado em outra galáxia.
Posteriormente, quando os dois sistemas se fundiram, os aglomerados dessa antiga vizinha passaram a fazer parte da nossa galáxia.
É como descobrir os restos de uma construção antiga incorporados às paredes de uma casa muito maior.
A construção original desapareceu.
Os tijolos continuam ali.
Ela ganhou o nome de Low-energy-Kraken-Heracles
A equipe chamou o sistema progenitor de Low-energy-Kraken-Heracles (LKH).
O nome reúne referências a três linhas de pesquisa anteriores que já haviam encontrado possíveis sinais de uma importante fusão ocorrida nos primeiros tempos da Via Láctea.
“Low-energy” estava relacionado a um conjunto de aglomerados globulares de baixa energia orbital encontrado em estudos anteriores.
“Kraken” havia sido proposto a partir de reconstruções da árvore de fusões da Via Láctea.
“Heracles”, por sua vez, era o nome atribuído a uma população estelar antiga e pobre em metais observada nas regiões internas da galáxia.
Durante anos, existiu debate sobre se essas pistas realmente representavam material trazido por outra galáxia.
A nova análise associando idade, composição química e dinâmica dos aglomerados fornece uma evidência muito mais forte de que uma grande fusão realmente ocorreu.
LKH não era uma galáxia insignificante
O termo “galáxia anã” pode transmitir a impressão de que se tratava de um objeto pequeno demais para alterar significativamente a Via Láctea.
Não era o caso.
Os pesquisadores estimam que a LKH possuía uma massa estelar próxima de 500 milhões de massas solares. Esse valor é semelhante ao estimado para Gaia-Sausage-Enceladus.
Hoje, diante de uma Via Láctea gigantesca, essa quantidade pode parecer relativamente modesta.
Quase 12 bilhões de anos atrás, porém, nossa galáxia também era muito menor.
Isso significa que a proporção entre os dois sistemas era muito mais significativa. O artigo científico estima que a razão de massas do evento teria sido superior à registrada posteriormente na fusão com Gaia-Sausage-Enceladus.
Em outras palavras, para a jovem Via Láctea, não foi um pequeno lanche cósmico.
Foi um episódio importante de sua formação.
Onde estão hoje os restos dessa antiga galáxia?
A maior parte da massa identificada com a LKH terminou concentrada na região interna da Via Láctea.
O estudo aponta que seus vestígios estão principalmente dentro de aproximadamente 6 quiloparsecs do centro galáctico, equivalente a cerca de 20 mil anos-luz.
Depois de bilhões de anos de evolução, não devemos imaginar uma antiga galáxia ainda preservada dentro da Via Láctea.
A gravidade misturou suas estrelas às populações do nosso próprio sistema.
Movimentos orbitais, formação da barra central e a evolução dinâmica da galáxia apagaram boa parte das estruturas originais. Esse processo de mistura é uma das razões pelas quais reconstruir eventos tão antigos é tão difícil.
O que restou são assinaturas.
É a partir delas que a chamada arqueologia galáctica tenta reconstruir o passado.
Hubble e Gaia tiveram papéis complementares
Embora o Hubble seja o grande destaque da descoberta, ele não trabalhou sozinho.
Dados da missão Gaia, da Agência Espacial Europeia (ESA), ajudaram os pesquisadores a entender o movimento dos aglomerados e suas órbitas dentro da Via Láctea.
O Hubble forneceu a precisão fotométrica necessária para estudar cuidadosamente as populações estelares e estimar suas idades relativas.
Gaia acrescentou informações sobre movimentos.
Ao combinar cronologia e dinâmica, os cientistas conseguiram distinguir populações que passaram bilhões de anos misturadas na mesma galáxia.
Essa combinação é particularmente poderosa porque apenas analisar onde uma estrela está hoje não necessariamente revela onde ela nasceu.
Depois de quase 12 bilhões de anos, o passado está escrito muito mais em propriedades químicas, idades e movimentos do que na posição atual.
A descoberta muda a infância conhecida da Via Láctea
Uma das consequências mais importantes está relacionada a como imaginamos os primeiros estágios da nossa galáxia.
Alguns modelos e interpretações anteriores admitiam que grande parte das estrelas mais antigas da região interna tivesse surgido no próprio progenitor da Via Láctea.
O novo resultado mostra que essa história precisa incluir também estrelas produzidas fora da galáxia e incorporadas muito cedo.
Isso reforça a ideia de que a construção da Via Láctea foi complexa praticamente desde o início.
Quando a fusão com LKH aconteceu, o Universo tinha apenas uma pequena fração de sua idade atual.
Mesmo assim, galáxias já estavam crescendo, interagindo e combinando seus componentes.
A Via Láctea que vemos hoje é, portanto, resultado de uma enorme sequência de eventos.
Há uma pequena diferença na data apresentada pelos pesquisadores
A divulgação da NASA e da ESA descreve a fusão como tendo acontecido há aproximadamente 11,8 bilhões de anos, cerca de 2 bilhões de anos após o Big Bang.
O artigo da Nature Astronomy, entretanto, apresenta a medição principal de maneira relativa: o evento ocorreu aproximadamente 1,8 bilhão de anos antes da fusão com Gaia-Sausage-Enceladus. Ao ancorar essa escala em uma idade de cerca de 10,5 bilhões de anos para GSE, o trabalho obtém um valor absoluto próximo de 12,3 bilhões de anos atrás.
Isso não significa que uma das informações necessariamente esteja errada.
Os próprios autores ressaltam que as idades relativas são a parte mais robusta da análise, enquanto transformar essas diferenças em idades absolutas depende dos modelos e referências adotados.
Por isso, para divulgação, NASA e ESA utilizam aproximadamente 11,8 bilhões de anos, enquanto o artigo científico detalha a incerteza e a calibração envolvidas.
O ponto essencial permanece o mesmo: trata-se de uma fusão ocorrida muito antes do evento Gaia-Sausage-Enceladus, nos primeiros bilhões de anos da história cósmica.
A Via Láctea carrega várias galáxias dentro dela
LKH não é o único sistema desaparecido cujos vestígios vivem entre nossas estrelas.
Gaia-Sausage-Enceladus é talvez o exemplo mais conhecido. Sua fusão ocorreu aproximadamente 10 bilhões de anos atrás e teve impacto importante na estrutura da Via Láctea.
A galáxia anã de Sagitário representa uma etapa mais recente e sua interação com a Via Láctea ainda está em andamento.
Outros eventos menores também ocorreram entre essas grandes fusões.
A imagem que emerge é muito diferente de uma galáxia crescendo isoladamente.
A Via Láctea é uma espécie de mosaico cósmico.
Algumas de suas estrelas nasceram aqui.
Outras começaram suas histórias em sistemas que não existem mais.
Por que colisões entre galáxias não significam estrelas se chocando?
A expressão “colisão galáctica” pode sugerir bilhões de estrelas batendo umas contra as outras.
Na prática, as distâncias entre estrelas são enormes.
Durante uma fusão, as duas galáxias atravessam e deformam uma à outra principalmente devido às interações gravitacionais. Gás, matéria escura e órbitas estelares são profundamente reorganizados, mas colisões diretas entre estrelas individuais são improváveis.
O impacto mais importante acontece em escala galáctica.
Órbitas mudam, gás pode ser comprimido, novas estrelas podem surgir e antigas populações passam a fazer parte do sistema resultante.
No caso da LKH, foi exatamente esse processo que permitiu que seus aglomerados sobrevivessem até hoje como vestígios de uma galáxia desaparecida.
O Hubble continuará procurando outros capítulos perdidos
A investigação ainda não terminou.
Segundo NASA e ESA, pesquisadores pretendem ampliar o estudo de aglomerados globulares da Via Láctea. O Hubble já está observando outros conjuntos que ainda não passaram por análises desse nível de precisão.
O objetivo é reconstruir mais detalhadamente todas as grandes fusões que contribuíram para formar nossa galáxia.
O estudo publicado agora mostra que essa busca pode alcançar períodos que antes pareciam difíceis demais de separar.
Mesmo depois de quase 12 bilhões de anos, uma galáxia inteira pode desaparecer sem desaparecer completamente.
Seus aglomerados, estrelas e elementos químicos continuam viajando dentro da Via Láctea.
E, ao decifrar essas pistas, astrônomos estão descobrindo que conhecer nossa galáxia não significa apenas olhar para aquilo que ela é hoje.
Significa descobrir quantas outras galáxias precisaram desaparecer para que a Via Láctea existisse como a conhecemos.
Perguntas frequentes
Qual galáxia se fundiu com a Via Láctea há quase 12 bilhões de anos?
Os pesquisadores chamaram a antiga galáxia anã de Low-energy-Kraken-Heracles (LKH). Seus vestígios foram identificados por meio de aglomerados globulares presentes na região interna da Via Láctea.
Quando aconteceu a fusão com a LKH?
NASA e ESA situam o evento em aproximadamente 11,8 bilhões de anos atrás. O estudo científico determina com maior robustez que ele ocorreu cerca de 1,8 bilhão de anos antes da fusão com Gaia-Sausage-Enceladus.
Como o Hubble descobriu uma galáxia que não existe mais?
Os pesquisadores estudaram idade e composição química de aglomerados globulares e combinaram essas informações com dados dinâmicos. Uma população distinta revelou ter se formado em outro sistema galáctico antes de ser incorporada à Via Láctea.
Qual era a massa da galáxia LKH?
A estimativa aponta para aproximadamente 500 milhões de massas solares em estrelas, valor semelhante ao atribuído à Gaia-Sausage-Enceladus.
Onde estão os restos da LKH atualmente?
Os vestígios identificados estão concentrados principalmente na região interna da Via Láctea, dentro de aproximadamente 6 quiloparsecs, ou cerca de 20 mil anos-luz, do centro galáctico.
A Via Láctea já engoliu outras galáxias?
Sim. Entre os exemplos conhecidos estão Gaia-Sausage-Enceladus, incorporada aproximadamente 10 bilhões de anos atrás, e a galáxia anã de Sagitário, cuja interação com a Via Láctea ainda continua.
