Há 13 estrelas extra-galáticas a invadir a Via Láctea a grande velocidade

Uma equipa de astrónomos, 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, acabou por apanhar uma surpresa.

Em abril, o observatório espacial Gaia, topógrafo estelar da ESA, lançou um catálogo sem precedentes de mais de mil milhões de estrelas.

Astrónomos 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 cem mil milhões 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 quilómetros 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.

Até agora, foi descoberto um pequeno número de estrelas de hipervelocidade, e o segundo lançamento de dados, recentemente publicado pelo Gaia, oferece uma oportunidade única de procurar mais.

Imediatamente após a sua divulgação, vários grupos de astrónomos agarraram-se ao novíssimo conjunto de dados em busca de estrelas de hipervelocidade. Entre eles, três cientistas da Universidade de Leiden, Holanda, tiveram uma grande surpresa.

Para 1,3 mil milhões de estrelas, o 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, encontrámos vinte que poderiam estar a viajar suficientemente rápido para eventualmente escapar da Via Láctea”, explica Elena Maria Rossi, uma das autoras de um novo estudo, publicado em setembro na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Elena e os 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 surpreendidos, pois esperavam encontrar no máximo uma estrela a soltar-se da Galáxia entre esses sete milhões. Mas ainda há mais.

Para sua ainda maior surpresa, os investigadores que apenas 7 destas 20 estrelas de hipervelocidade se estava a afastar da Via Láctea. Na realidade, as outras 13 estrelas estão a espiralar a alta velocidade em direcção ao centro da nossa galáxia.

“Em vez de voar para longe do Centro Galáctico, uma parte das 20 estrelas de alta velocidade que vimos parece estar a voar em direção a ele,” acrescenta o astrónomo italiano Tommaso Marchetti, co-autor do estudo. “Estas 13 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 a Terra 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 astrónomos a esclarecer sua origem.

“É provável que uma estrela do halo da Via Láctea seja razoavelmente velha e feita principalmente de hidrogénio, 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. “

Novos dados do Gaia ajudarão a determinar a natureza e a origem dessas estrelas com mais precisão, e a equipa usará telescópios terrestres para descobrir mais sobre elas. Enquanto isso, o observatório espacial da ESA continua a fazer observações do céu por inteiro, incluindo as estrelas analisadas neste estudo.

“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.