Estudo do disco estelar da galáxia de Andrômeda

Um estudo detalhado dos movimentos de diferentes populações estelares no disco da galáxia de Andrômeda encontrou diferenças marcantes em relação à nossa própria Via Láctea, sugerindo uma história mais violenta de fusões com galáxias mais pequenas no passado recente de Andrômeda.

© Ben Williams/PHAT (campo estelar lotado no disco da galáxia de Andrômeda)

A estrutura interna e os movimentos do disco estelar de uma galáxia espiral possuem informações importantes para a compreensão da história de formação dessa galáxia. A galáxia de Andrômeda, também chamada M31, é a galáxia espiral mais próxima da Via Láctea no Grupo Local.

"Em Andrômeda temos a combinação única de uma visão global e detalhada de uma galáxia parecida com a nossa. Temos muitos detalhes na nossa própria Via Láctea, mas não temos uma perspetiva global e externa," afirma Puragra Guhathakurta, professor de astronomia e astrofísica da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, EUA.

O novo estudo, liderado por Guhathakurta e por Claire Dorman, estudante de doutoramento da mesma universidade, combina dados de dois grandes levantamentos de estrelas em Andrômeda, um realizado no observatório W. M. Keck no Havaí e o outro usando o telescópio espacial Hubble. O estudo SPLASH (Spectroscopic and Photometric Landscape of Andromeda's Stellar Halo) usou o espectrógrafo DEIMOS para medir as velocidades radiais de mais de 10.000 estrelas brilhantes e individuais em Andrômeda. O estudo PHAT (Panchromatic Hubble Andromeda Treasury) concluído recentemente fornece imagens de alta resolução em seis comprimentos de onda diferentes para mais da metade dessas estrelas.

"A alta resolução das imagens do Hubble permite-nos separar estrelas no disco lotado de Andrômeda, e a grande cobertura em diversos comprimentos de onda permite-nos subdividir as estrelas em subgrupos de acordo com a idade," afirma Dorman, que apresentou os achados na semana passada na reunião de inverno da Sociedade Astronômica Americana em Seattle. O estudo exibe a velocidade e dispersão de estrelas jovens, de idade média e velhas no disco de Andrômeda, o primeiro do gênero numa galáxia que não a nossa.

© ESA/Claire Dorman (espectrografia medindo as velocidades radiais de estrelas)

Os pontos mostram as posições das estrelas no estudo espectroscópico sobrepostos numa imagem da galáxia de Andrômeda (M31). As cores dos pontos variam consoante a sua velocidade relativamente à Via Láctea, medida usando o espectrógrafo DEIMOS acoplado ao telescópio Keck II. O centro de M31 move-se na nossa direção a cerca de 300 km/s, pelo que as estrelas a nordeste do centro têm velocidades mais positivas, o que indica que se afastam de nós, em relação ao centro de M31.

A análise de Dorman revelou uma tendência clara em relação à idade estelar, em que as estrelas mais jovens mostram um movimento relativamente ordeiro em torno do centro da galáxia de Andrômeda, enquanto as estrelas mais velhas exibem movimentos muito mais desordenados. As estrelas da população mais comportada movem-se de forma coerente, quase com a mesma velocidade, e as estrelas da população desordeira têm uma gama maior de velocidades, o que implica uma maior dispersão espacial.

"Se pudéssemos olhar para o disco de lado, a população coerente de estrelas mais ordenadas se situariam num plano muito delgado, enquanto as estrelas da população desordeira formariam uma camada muito mais 'inchada'," explicou Dorman.

Os pesquisadores consideraram cenários diferentes de formação e evolução do disco galáctico para explicar as suas observações. Um cenário envolve a perturbação gradual de um disco pacato de estrelas como resultado de fusões com pequenas galáxias-satélite. Estudos anteriores encontraram evidências de tais fusões em correntes estelares de maré no halo prolongado de Andrômeda, que parecem ser restos de galáxias anãs canibalizadas. Segundo Dorman, as estrelas dessas galáxias podem também sofrer acreção na direção do disco, mas a acreção por si só não consegue explicar o aumento observado na velocidade de dispersão em relação à idade estelar.

Um cenário alternativo envolve a formação do disco estelar a partir de um disco inicialmente espesso de gás que gradualmente assentou. As estrelas mais velhas formaram-se enquanto o disco de gás estava ainda numa configuração inchada e desordenada. Ao longo do tempo, o disco de gás assentaria numa configuração mais fina com movimento mais ordenado, e as estrelas mais jovens se formariam no disco com uma configuração também mais pacífica.

Dorman explica que a combinação destes mecanismos pode explicar as observações da equipe. "As nossas descobertas motivam os teóricos a realizar simulações de computador mais detalhadas destes cenários", acrescenta.

A comparação com a Via Láctea revelou diferenças substanciais que sugerem que Andrômeda teve uma história de acreção mais violenta no passado recente. "Mesmo as estrelas mais bem ordenadas de Andrômeda não estão tão bem ordenadas como as estrelas no disco da Via Láctea," considera Dorman.

No paradigma atualmente favorecido da formação de estruturas no Universo, pensa-se que galáxias como Andrômeda e a Via Láctea cresceram graças à canibalização de galáxias-satélite mais pequenas e pela acreção das suas estrelas e gás. Os cosmólogos preveem que 70% dos discos do tamanho do de Andrômeda e do da Via Láctea devem ter interagido com pelo menos uma galáxia-satélite de tamanho considerável nos últimos 8 bilhões de anos. O disco da Via Láctea é demasiado bem ordenado para isso ter acontecido, enquanto o de Andrômeda encaixa muito melhor na previsão.

"Neste contexto, o movimento das estrelas no disco de Andrômeda é mais normal, e a Via Láctea pode simplesmente ser um caso atípico com uma história de acreção invulgarmente quiescente," conclui Guhathakurta.

Fonte: W. M. Keck Observatory