Arqueologia extragaláctica revela a história da galáxia NGC 1365

O espaço não chama atenção apenas pela beleza: ele também carrega uma história longa e minuciosa.

Em cada galáxia existem pistas sobre como ela nasceu e se transformou ao longo de bilhões de anos. Há anos, cientistas tentam decifrar esse passado, mas a maior parte das técnicas funcionava bem apenas para a Via Láctea.

Um novo estudo muda esse cenário. A pesquisa, liderada pelo Centro de Astrofísica | Harvard e Smithsonian, descreve uma forma muito mais nítida de investigar o passado de galáxias distantes.

Um novo método para estudar galáxias

O trabalho demonstra como “impressões digitais” químicas conseguem contar a história de uma galáxia fora da Via Láctea. Essa estratégia é conhecida como arqueologia galáctica - e, até aqui, seu uso prático estava restrito à nossa própria galáxia.

A novidade é a arqueologia extragaláctica, que passa a permitir que pesquisadores analisem galáxias distantes com alto nível de detalhe e compreendam como elas evoluíram com o tempo.

Com isso, surge uma visão mais clara de como as galáxias crescem e se reorganizam ao longo do universo.

O oxigênio ajuda a rastrear a história das galáxias

“Esta é a primeira vez que um método de arqueologia química foi usado com um nível de detalhe tão fino fora da nossa própria galáxia”, observou Lisa Kewley, professora da Universidade Harvard.

“Queremos entender como chegamos até aqui. Como a nossa própria Via Láctea se formou e como acabamos respirando o oxigênio que estamos respirando agora?”

Estrelas jovens e muito quentes emitem intensa luz ultravioleta. Essa radiação excita o gás ao redor, fazendo com que ele brilhe. Cada elemento, por sua vez, produz um padrão de luz característico.

Nesse contexto, o oxigênio se torna um marcador central. Ao mapear onde o oxigênio está presente, cientistas conseguem reconstruir como uma galáxia se desenvolveu ao longo do tempo.

Uma visão nítida de NGC 1365

Para aplicar a ideia, a equipa recorreu a dados do levantamento TYPHOON, obtidos com o telescópio Irénée du Pont, no Observatório Las Campanas. O alvo principal foi uma galáxia espiral chamada NGC 1365.

Como essa galáxia está orientada praticamente de frente para a Terra, a observação fica mais simples. Assim, os pesquisadores conseguiram analisar com clareza nuvens individuais onde há formação de estrelas.

Em grande parte das galáxias, o centro tende a ter mais oxigênio, enquanto as regiões externas apresentam menos. Esse padrão é resultado combinado de formação estelar, explosões e deslocamentos de gás.

Ao investigar como essa distribuição varia dentro da própria galáxia, torna-se possível inferir como diferentes áreas se formaram.

Observações combinam com simulações de galáxias

Para aprofundar a interpretação, o grupo confrontou os dados observacionais com simulações computacionais do Projeto Illustris.

Essas simulações acompanham a evolução das galáxias desde pouco depois do Big Bang até o presente. Elas incorporam elementos como fluxos de gás, formação de estrelas, buracos negros e mudanças químicas.

Os cientistas vasculharam cerca de 20.000 galáxias simuladas até encontrar uma que fosse muito semelhante à NGC 1365.

Essa correspondência ajudou a reconstituir o passado mais provável do objeto, indicando como ele cresceu e se fundiu com outras galáxias ao longo de 12 bilhões de anos.

A galáxia cresceu por meio de pequenas fusões

Os resultados apontam que a NGC 1365 começou como uma galáxia pequena. A região central teria se formado cedo e, com isso, tornou-se rica em oxigênio.

Com o passar do tempo, ela aumentou de tamanho ao se fundir com galáxias anãs menores. Esses eventos acrescentaram gás e estrelas às regiões mais externas.

Os braços espirais exteriores surgiram mais tarde, ao longo dos últimos poucos bilhões de anos. Essas áreas também receberam material trazido pelas galáxias que se juntaram ao sistema.

Esse crescimento gradual e contínuo moldou a NGC 1365 até a grande galáxia espiral observada hoje.

Teoria e dados trabalhando juntos

“É muito emocionante ver as nossas simulações tão de perto correspondidas por dados de outra galáxia”, afirmou o coautor do estudo, Lars Hernquist.

“Este estudo mostra que os processos astronômicos que modelamos em computadores estão moldando galáxias como a NGC 1365 ao longo de bilhões de anos.”

A professora Kewley destacou como a colaboração entre teoria e observação foi decisiva.

“Este estudo mostra muito bem como é possível produzir observações para serem diretamente ajudadas pela teoria”, acrescentou.

“Também acho que isso vai impactar a forma como trabalhamos juntos como teóricos e observadores, porque este projeto foi 50 por cento teoria e 50 por cento observações, e não dá para fazer um sem o outro. Você precisa dos dois para chegar a essas conclusões.”

O que a arqueologia extragaláctica pode revelar

A arqueologia extragaláctica permite que cientistas comparem outras galáxias com a nossa Via Láctea. Ao investigar sistemas como a NGC 1365, pesquisadores conseguem testar até que ponto a nossa galáxia é típica - ou se tem algo de incomum.

“Todas as galáxias espirais se formam de um jeito semelhante?”, perguntou Kewley. “Há diferenças entre as suas formações? Onde o oxigênio delas está distribuído agora? A nossa Via Láctea é diferente ou única de alguma forma? Essas são as perguntas que queremos responder.”

A partir de agora, a arqueologia extragaláctica oferece um caminho poderoso para responder a esse tipo de questão. Ela ajuda a revelar o passado de galáxias distantes e aproxima a ciência de entender como o universo se formou ao longo do tempo.

Crédito da imagem: Melissa Weiss/CfA