As posições e órbitas reconstruídas de 20 estrelas de hipervelocidade, representadas no topo de uma impressão de artista da nossa Galáxia, a Via Láctea. Estas estrelas foram identificadas usando dados do segundo catálogo da missão Gaia da ESA.
As sete estrelas vistas em vermelho estão a "correr" para longe da Galáxia e podem estar a viajar depressa o suficiente para eventualmente escapar à sua gravidade. Surpreendentemente, o estudo revelou também treze estrelas, vistas em laranja, que estão a deslocar-se para a Via Láctea: estas podem ser estrelas de outra galáxia, atravessando a nossa.
Crédito: ESA (impressão de artista e composição); Marchetti et al. 2018 (posições estelares e trajetórias); NASA/ESA/Hubble (galáxias de fundo)
Uma equipe de astrônomos, ao utilizar o mais recente conjunto de dados da missão Gaia da ESA para procurar estrelas em alta velocidade a ser expulsas da Via Láctea, ficaram surpresos.
Em abril, o topógrafo estelar da ESA, Gaia, lançou um catálogo sem precedentes de mais de mil milhões de estrelas. Astrônomos em todo o mundo têm trabalhado incessantemente, nos últimos meses, para explorar este extraordinário conjunto de dados, examinando as propriedades e movimentos das estrelas na nossa Galáxia e mais além, com uma precisão nunca antes alcançada, dando origem a uma infinidade de novos e intrigantes estudos.
A Via Láctea contém mais de 100 bilhões de estrelas. A maioria está localizada num disco com um centro denso e abaulado, no meio do qual se encontra um buraco negro supermassivo. O resto encontra-se espalhada num halo esférico muito maior.
As estrelas circundam a Via Láctea a centenas de quilômetros por segundo e os seus movimentos contêm uma riqueza de informações sobre a história passada da Galáxia. A classe mais rápida de estrelas na nossa galáxia denomina-se de estrelas de hipervelocidade, que supostamente começam a sua vida perto do Centro Galáctico, para depois serem lançadas em direção à borda da Via Láctea, através de interações com o buraco negro.
Apenas foi descoberto um pequeno número de estrelas de hipervelocidade, e o segundo lançamento de dados, recentemente publicado por Gaia, oferece uma oportunidade única de procurar mais.
Vários grupos de astrônomos entraram no novíssimo conjunto de dados em busca de estrelas de hipervelocidade, imediatamente após o lançamento. Entre eles, três cientistas da Universidade de Leiden, Holanda, tiveram uma grande surpresa.
Para 1,3 mil milhões de estrelas, Gaia mediu posições, paralaxes - um indicador da sua distância - e movimentos 2D no plano do céu. Para sete milhões das mais brilhantes, também mediu a rapidez com que estas se movem na nossa direção ou para longe de nós.
"Dos sete milhões de estrelas de Gaia com medições de velocidade 3D, encontramos vinte que poderiam estar a viajar rápido o suficiente para eventualmente escapar da Via Láctea, " explica Elena Maria Rossi, uma das autoras do novo estudo.
Elena e seus colegas, que já haviam descoberto um punhado de estrelas de hipervelocidade no ano passado, num estudo exploratório baseado em dados do primeiro lançamento de Gaia, ficaram agradavelmente surpresos, pois esperavam encontrar no máximo uma estrela a soltar-se da Galáxia entre esses sete milhões. Mas ainda há mais.
"Em vez de voar para longe do Centro Galáctico, a maioria das estrelas de alta velocidade que vimos parece estar a voar em direção a ele,” acrescenta o coautor Tommaso Marchetti.
"Estas podem ser estrelas de outra galáxia, a passar através da Via Láctea. "
É possível que estes intrusos intergalácticos venham da Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia relativamente pequena que orbita a Via Láctea, ou podem ter origem numa galáxia ainda mais longe. Se for esse o caso, estas contêm a marca do seu local de origem e estudá-las a distâncias muito mais próximas que da sua galáxia-mãe, poderia fornecer informações sem precedentes sobre a natureza das estrelas noutra galáxia - semelhante a estudar material marciano trazido para o nosso planeta por meteoritos.
"As estrelas podem ser aceleradas a altas velocidades quando interagem com um buraco negro supermassivo," explica Elena.
"Portanto, a presença destas estrelas pode ser um sinal de tais buracos negros em galáxias próximas. Mas as estrelas também podem ter sido parte de um sistema binário, lançado em direção à Via Láctea quando a sua estrela companheira explodiu como uma supernova. De qualquer forma, estudá-las poderia dizer-nos mais sobre esse tipo de processos em galáxias próximas."
Uma explicação alternativa é que estas estrelas recentemente identificadas poderiam ser nativas ao halo da nossa Galáxia, aceleradas e empurradas para dentro através de interações com uma das galáxias anãs que caíram em direção à Via Láctea durante o seu histórico de construção. Informações adicionais sobre a idade e a composição das estrelas poderiam ajudar os astrônomos a esclarecer sua origem.
"É provável que uma estrela do halo da Via Láctea seja razoavelmente velha e feita principalmente de hidrogênio, enquanto estrelas de outras galáxias poderiam conter muitos elementos mais pesados," diz Tommaso.
"Olhar para as cores das estrelas dir-nos-á mais sobre a sua constituição. "
Os novos dados ajudarão a determinar a natureza e a origem dessas estrelas com mais precisão, e a equipe usará telescópios terrestres para descobrir mais sobre elas. Enquanto isso, Gaia continua a fazer observações do céu por inteiro, incluindo as estrelas analisadas neste estudo.
Ao investigar a natureza destes possíveis intrusos estelares, a equipe também está a pesquisar o conjunto completo de dados do segundo lançamento de Gaia, procurando por mais estrelas de alta velocidade e aguardando o futuro. Pelo menos mais dois lançamentos de dados de Gaia estão previstos para 2020 e cada um fornecerá informações novas e mais precisas sobre um conjunto maior de estrelas.
"Esperamos medições de velocidade total em 3D para até 150 milhões de estrelas", explica o coautor Anthony Brown, presidente do Consórcio Executivo de Processamento e Análise dos Dados de Gaia.
"Isto ajudará a encontrar centenas ou milhares de estrelas de hipervelocidade, a compreender a sua origem com muito mais detalhes e a usá-las para investigar o ambiente do Centro Galáctico, bem como a história da nossa Galáxia, " acrescenta.
"Este resultado emocionante mostra que Gaia é uma verdadeira máquina do descobrimento, fornecendo o terreno para descobertas completamente inesperadas sobre a nossa Galáxia," conclui Timo Prusti, cientista do projeto Gaia da ESA.
A visão total do céu (Via Láctea e galáxias vizinhas) do Gaia, com base em medições de aproximadamente 1,7 bilhões de estrelas. O mapa mostra o brilho total e a cor das estrelas observadas pelo satélite da ESA em cada parte 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. A representação de cores é obtida através da combinação da quantidade total de luz com a quantidade de luz azul e vermelha registada pelo Gaia em cada área do céu.
A estrutura brilhante horizontal que domina a imagem é o plano Galáctico, o disco achatado que hospeda a maioria das estrelas da Via Láctea. No meio da imagem, o Centro Galáctico parece vívido e repleto de estrelas.
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.
Para as pequenas áreas da imagem em que não havia informação de cor - para baixo e para a esquerda do centro Galáctico, para cima e para a esquerda da Pequena Nuvem de Magalhães, e na parte superior do mapa - foi atribuído um valor de escala de cinza equivalente.
Uma imagem complementar que mostra o mapa de densidade das estrelas do Gaia está disponível acima.
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
A Grande Nuvem de Magalhães, uma das galáxias mais próximas da nossa Via Láctea, pelo satélite Gaia da ESA usando informações do segundo catálogo de dados da missão.
Esta imagem não é uma fotografia, foi compilada ao mapear a quantidade total de radiação detetada pelo Gaia em cada pixel, combinada com medições da radiação obtidas através de diferentes filtros na nave para gerar informações de cor.
A imagem é dominada pelas estrelas mais massivas e brilhantes, que ofuscam em muito as suas homólogas mais pequenas e tênues. Nesta composição, a barra da Grande Nuvem de Magalhães é realçada em grande detalhe, juntamente com regiões individuais de formação estelar como a gigante 30 Doradus, visível logo acima do centro da galáxia.
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
Ilustração do Gaia, que está mapeando as estrelas da Via Láctea.
Crédito: ESA/ATG medialab; fundo: ESO/S. Brunier
FONTE: ASTRONOMIA ONLINE
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