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Novo estudo revela árvore genealógica da Via Láctea

Inteligência artificial reconstitui histórico de fusões entre galáxias que levou à formação da nossa

Missão Gaia mapeando as estrelas da Via Láctea. Créditos: ESA/ATG medialab; background: ESO/S. Brunier


Galáxias como a Via Láctea se formam a partir da fusão de galáxias “mães”  menores. Um novo estudo reconstruir a história das fusões que criaram de nossa galáxia, estabelecendo  uma árvore genealógica completa. Para conseguir isso, os pesquisadores usaram de inteligência artificial para analisar as propriedades de aglomerados globulares que orbitam a Via Láctea. Suas investigações revelaram uma colisão, anteriormente desconhecida, com outra galáxia que deve ter alterado permanentemente a estrutura da Via Láctea. 

Os aglomerados globulares são grupos densos, que comportam até um milhão de estrelas  que são quase tão antigos quanto o próprio Universo. A Via Láctea hospeda cerca de 150 de tais aglomerados. “Muitas se formaram a partir de galáxias menores, que depois se fundiram para formar a Via Láctea em que vivemos hoje”, explica Diederik Kruijssen , pesquisador do Centro de Astronomia da Universidade Heidelberg, líder do estudo. Para estudar a história dessas fusões, o pesquisador de Heidelberg e seu colega Joel Pfeffer, da Universidade John Mooers de Liverpool, e seu grupo de pesquisa desenvolveram um conjunto de simulações avançadas de computador, chamadas de E-MOSAICS. Essas simulações incluíam um modelo completo para a formação, evolução e destruição dos aglomerados globulares. 

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A equipe britânico-alemã utilizou essas simulações para relacionar as idades, composições químicas e movimentos orbitais dos aglomerados globulares com as propriedades das galáxias “mães”  a partir das quais eles se formaram, há mais de dez bilhões de anos. Ao aplicar essas ideias em grupos de aglomerados globulares na Via Láctea, eles conseguiram não apenas determinar as massas dessas galáxias “mães”, como também estabelecer o período em que elas se fundiram com nossa galáxia. 

“O principal desafio foi que o processo de fusão é extremamente confuso, porque as órbitas dos aglomerados globulares se alteram completamente”, explica Kruijssen. “Para elucidar essa complexidade, desenvolvemos uma rede neural artificial e a treinamos usando as simulações E-MOSAICS. Ficamos impressionados com a precisão que a inteligência artificial nos trouxe para  reconstruir as histórias de fusão das galáxias simuladas, utilizando somente os aglomerados globulares”. Os pesquisadores então aplicaram a rede neural a grupos de aglomerados globulares na Via Láctea, e determinaram com precisão  as massas estelares e os momentos em que ocorreu a fusão das galáxias progenitoras. Eles também descobriram uma colisão que até então era ignorada, entre a Via Láctea e uma galáxia desconhecida, a qual os pesquisadores chamaram de “Kraken”.

“A colisão com a Kraken deve ter sido a fusão mais significativa que a Via Láctea já vivenciou”, acrescenta Kruijssen. Antes, acreditava-se que uma colisão com a galáxia Gaia-Enceladus, cerca de nove bilhões de anos atrás, teria sido o maior evento de colisão. Entretanto, a fusão com a Kraken ocorreu onze bilhões de anos atrás, quando a Via Láctea possuía uma massa quatro vezes menor que a de hoje. “Como resultado, a colisão com a Kraken realmente deve ter transformado a estrutura da Via Láctea  na época”, diz.  

Combinadas, as descobertas permitiram à equipe de pesquisadores reconstruírem a primeira árvore genealógica completa de nossa galáxia. Ao longo do curso de sua história, a Via Láctea se alimentou de outras cinco galáxias com mais de 100 milhões de estrelas, e outras dez com pelo menos dez milhões de estrelas. As maiores galáxias “mães”  colidiram com a Via Láctea entre onze e seis  bilhões de anos atrás. Kruijssen espera que essas previsões ajudem futuras buscas por galáxias “mães”  recentes. “Os remanescentes  de outras cinco galáxias “mães”  já foram identificados. Com os atuais e futuros telescópios, deve ser possível encontrar todas elas”, conclui o pesquisador de Heidelberg. 

 

Publicado em 26/11/2020

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