Vivemos na Via Láctea, uma imensa galáxia espiral plana cercada por um enorme halo de estrelas e matéria escura. O disco de estrelas, gás e poeira em que o Sol reside tem 120.000 anos-luz de diâmetro; uma distância de esmagar a alma na escala humana. No meio do disco está a protuberância central, um centro de estrelas em forma de losango. A informação é do portal do SyFy.
Como toda essa estrutura se juntou? Sabemos que não aconteceu tudo de uma vez, mas quais foram os diferentes capítulos da vida da galáxia? Qual é a linha do tempo da Via Láctea?
Isso tem sido objeto de intensa pesquisa por décadas, mas agora estão online novas ferramentas que ajudam a direcionar estruturas e estrelas específicas, auxiliando na compreensão de como a galáxia se tornou do jeito que é hoje. Em uma pesquisa recém-publicada, um par de astrônomos abordou esse problema e descobriu algo surpreendente: uma parte da Via Láctea é muito mais antiga do que se pensava anteriormente+, mudando a forma como pensamos que nossa casa cósmica foi construída.
As principais observações foram feitas usando duas instalações. Um deles foi o satélite Gaia da ESA, um observatório astronômico que observa bem mais de um bilhão de estrelas (!!) para determinar o brilho, a distância, a posição, as cores e o movimento de cada uma. O outro é o LAMOST, o Large sky Area Multi-Object fiber Spectroscopic Telescope, um observatório chinês que capta espectros de estrelas e pode obter sua composição química. Essa última parte é crítica: quando o Universo era jovem, quase não tinha elementos pesados como cálcio e ferro; esses foram criados em estrelas massivas mais tarde, que então explodiram e semearam estrelas recém-formadas com esses elementos. Medir a composição de uma estrela pode ser usado para determinar sua idade comparando-a com modelos físicos bem testados de como as estrelas evoluem ao longo do tempo.
Mas isso não é fácil. Os processos internos de uma estrela podem dificultar a obtenção da idade e introduzir muita incerteza. Assim, os astrônomos no novo trabalho visaram estrelas chamadas subgigantes: aquelas que estão apenas começando a ficar sem hidrogênio em seus núcleos para se fundirem em hélio. Esta é uma fase relativamente breve na vida de uma estrela e ajuda a diminuir consideravelmente a incerteza da idade.
Eles observaram um impressionante quarto de milhão de subgigantes no disco da Via Láctea e, acoplando as idades com as distâncias das estrelas, descobriram que o disco da galáxia é um pouco mais complicado do que se pensava.
Sabemos que na verdade existem dois discos: um disco fino que está embutido dentro de um disco grosso. Escrevi sobre isso antes:
Na verdade, existem dois discos na galáxia: um disco grosso e um disco fino, com o disco fino bem no meio do disco grosso. Imagine que a galáxia é um bolo de duas camadas com glacê entre as camadas. A cobertura é o disco fino, e a esponja de bolo é a grossa. Se as duas camadas de esponja tiverem exatamente a mesma altura, o plano médio galáctico cortaria horizontalmente exatamente o centro da camada de glacê entre elas. Para dar uma noção de escala, se o bolo tem 10 cm de altura – a espessura de cima para baixo do disco grosso – então, para escalar com a Via Láctea, o bolo em si seria um círculo de 5 metros de diâmetro [Nota: Nós agora sei que o disco é mais largo do que quando escrevi isso pela primeira vez, então seria mais como 6 metros de diâmetro]! É um bolo muito largo e plano. A camada de glacê no meio representando o disco fino teria cerca de 4 cm de espessura, que é uma camada de glacê grossa! Além disso, nessa escala, o Sol estaria a 1,3 metros do centro, aproximadamente a meio caminho do centro para a borda.
O disco fino tem aproximadamente 1.000 anos-luz de cima para baixo, e o disco grosso um pouco mais que o dobro disso. O disco grosso contém estrelas mais velhas em geral, e o disco fino, mais novas. Pensa-se há algum tempo que o disco espesso se formou há cerca de 11 bilhões de anos, um pouco menos de 3 bilhões de anos após o Big Bang.
A nova pesquisa mostra, no entanto, que o disco espesso é muito mais antigo do que isso: começou a se formar há 13 bilhões de anos, menos de um bilhão de anos após o Big Bang. Isso é surpreendente! Isso significa que a enorme nuvem de hidrogênio e hélio que entrou em colapso para formar nossa galáxia se uniu muito rapidamente, tornando-se uma estrutura coerente rapidamente. O trabalho também mostra que o processo de formação estelar continuou por 6 bilhões de anos, muito tempo.
Estamos dentro da Via Láctea, então a vemos de ponta a ponta da metade até a borda do disco. Este mapa infravermelho do projeto 2MASS baseado no solo mostra a luz de 500 milhões de estrelas, delineando o disco da nossa galáxia e a protuberância central. Foto: 2MASS/IPAC/Caltech/Universidade de Massachusetts
Outra coisa muito legal que eles descobriram é que a idade do disco se correlacionou fortemente com a quantidade de elementos pesados nele em todos os lugares que eles olham no disco, indicando que o gás usado para fazer estrelas foi misturado muito bem durante esse tempo. Isso, por sua vez, implica que o gás era muito turbulento – a turbulência é uma maneira muito eficiente de misturar um fluido – de modo que os elementos mais pesados criados em estrelas massivas e enviados de volta ao espaço quando se tornaram supernovas foram distribuídos uniformemente por todo o disco.
Este trabalho, se provar que se sustenta, nos dá uma nova linha do tempo da Via Láctea. O disco grosso começou a se formar imediatamente, atingindo o pico há cerca de 11 bilhões de anos. Esta é também a mesma época em que uma galáxia massiva, chamada – seriamente – de Salsicha Gaia-Enceladus, colidiu com nossa Via Láctea, contribuindo com muito gás e estrela para o disco e o halo da Via Láctea. Isso claramente desencadeou muita formação de estrelas no disco espesso.
Depois que o disco se acalmou, colisões de nuvens de gás no disco fizeram com que caíssem mais perto do plano médio galáctico – uma linha horizontal imaginária cortando a Via Láctea em duas que define o norte e o sul galácticos, um pouco como o equador da Terra – formando o disco fino. Este material então sofreu formação estelar, o segundo episódio na história do nascimento estelar da galáxia. O Sol se formou a partir desse material no disco fino, muito próximo do plano médio galáctico, e que agora sabemos estar a cerca de 55 anos-luz ao norte dessa linha.
Portanto, embora tudo isso possa parecer um pouco esotérico e técnico, lembre-se de que o que estamos tentando descobrir aqui é nada menos do que como chegamos a ser. O Sol se formou após aquela colisão galáctica, que afetou o disco grosso e em parte criou o disco fino – o mesmo material que formou os planetas, a Terra e você. Mim. Todos e tudo que você vê ao seu redor.
Você pode pensar em astronomia como coisas acontecendo sobre sua cabeça, mas sua própria cabeça deve sua existência ao que está lá em cima. Um dos principais objetivos da astronomia é descobrir como.
