Como a Via Láctea começou? Simulações sugerem uma origem surpreendente

Embora conheçamos em detalhes a estrutura atual da Via Láctea, ainda existem questões importantes sobre como suas componentes se formaram. Isso inclui o surgimento do disco galáctico, onde estão concentradas a maior parte das estrelas, além do bojo e do halo. Inclusive o Sistema Solar está localizado.

A formação de galáxias é, em grande parte, uma história de colisões, fusões e acreção de estruturas menores. No Universo jovem, pequenas concentrações de matéria cresceram pela gravidade e interagiram entre si, incorporando estrelas, gás e matéria escura.

Para investigar esse processo, pesquisadores realizaram simulações cosmológicas que acompanharam a evolução da região que viria a formar a Via Láctea. Os resultados sugerem que seu disco pode ter surgido a partir da fusão de milhares de galáxias menores, com diferentes propriedades e estágios evolutivos.

Estruturas da Via Láctea

A Via Láctea é uma galáxia espiral formada por diferentes componentes, incluindo um disco, um bojo central, um halo estelar e um halo de matéria escura. O disco concentra grande parte das estrelas, do gás e da poeira e apresenta uma estrutura espiral com braços onde ocorre intensa formação estelar.

Os braços espirais são difíceis de explicar porque não são estruturas estáticas: suas estrelas e nuvens de gás possuem diferentes velocidades e interagem gravitacionalmente. Modelos sugerem que ondas de densidade, interações gravitacionais e fusões com galáxias menores podem contribuir para sua formação e manutenção.

Interações com outras galáxias

A interação mais conhecida envolvendo a Via Láctea é com a galáxia de Andrômeda. No entanto, a Via Láctea não interage apenas com grandes galáxias: ela também é cercada por diversas galáxias menores e gravitacionalmente ligadas ao seu halo. Essas estruturas são continuamente perturbadas pela gravidade da Via Láctea.

Algumas dessas galáxias satélites já atravessaram regiões internas do halo e até o disco, deixando perturbações na distribuição e nos movimentos das estrelas. Com o tempo, a interação gravitacional e as forças de maré podem desestruturá-las, formando correntes estelares e, eventualmente, incorporando seu material à Via Láctea.

Novas simulações

Uma das principais formas de reconstruir sua evolução é com simulações cosmológicas. Os pesquisadores incorporaram ao modelo processos como gravidade e química, acompanhando milhares de estruturas desde os primeiros bilhões de anos até a formação de uma galáxia semelhante à Via Láctea.

Os resultados foram comparados com observações atuais, incluindo os dados obtidos pelo James Webb. A simulação revelou galáxias progenitoras, incluindo sistemas em intensa formação estelar, estruturas já inativas e outras em processo de transformação. Um resultado foi a previsão de sistemas sem estrelas.

Outra descoberta

As simulações também ajudaram a explicar um comportamento observado em galáxias extremamente pequenas e pouco luminosas. Em geral, galáxias de menor massa apresentam menor abundância de ferro, mas essa relação deixa de funcionar nos sistemas mais fracos.

O modelo sugere que esse padrão pode estar relacionado às explosões das primeiras estrelas do Universo, conhecidas como estrelas de População III. Essas estrelas eram formadas apenas por hidrogênio e hélio e algumas podem ter produzido ferro ao explodir.