Tecnologia Científica

Árvore genealógica da Via Láctea decifrada
Uma equipe internacional de astrofísicos conseguiu reconstruir a primeira árvore genealógica completa de nossa galáxia natal, analisando as propriedades dos aglomerados globulares orbitando a Via Láctea com inteligência artificial.
Por Morgan Hollis - 15/11/2020


Árvore de fusão galáctica da Via Láctea inferida pela aplicação dos conhecimentos obtidos nas simulações do E-MOSAICS à população do aglomerado globular galáctico. O principal progenitor da Via Láctea é denotado pelo tronco da árvore, colorido por sua massa estelar. As linhas pretas indicam os cinco satélites identificados. As linhas cinza pontilhadas ilustram outras fusões que a Via Láctea provavelmente experimentou, mas não poderia ser ligada a um progenitor específico. Da esquerda para a direita, as seis imagens no topo da figura indicam as galáxias progenitoras identificadas: Sagitário, Sequóia, Kraken, o progenitor principal da Via Láctea, o progenitor dos riachos Helmi e Gaia-Enceladus-Salsicha. Crédito: D. Kruijssen / Heidelberg University / Tipo de licença: Atribuição (CC BY 4.0)

Os cientistas sabem há algum tempo que as galáxias podem crescer pela fusão de galáxias menores, mas a ancestralidade de nossa própria galáxia, a Via Láctea, é um mistério antigo. Agora, uma equipe internacional de astrofísicos conseguiu reconstruir a primeira árvore genealógica completa de nossa galáxia natal, analisando as propriedades dos aglomerados globulares orbitando a Via Láctea com inteligência artificial. O trabalho foi publicado em Avisos Mensais da Royal Astronomical Society .

Os aglomerados globulares são grupos densos de até um milhão de estrelas que são quase tão antigos quanto o próprio Universo. A Via Láctea hospeda mais de 150 desses aglomerados, muitos dos quais se formaram nas galáxias menores que se fundiram para formar a galáxia em que vivemos hoje. Os astrônomos suspeitam há décadas que a idade dos aglomerados globulares significaria que eles poderiam ser usados ​​como "fósseis" para reconstruir as primeiras histórias de montagem de galáxias. No entanto, é apenas com os modelos e observações mais recentes que se tornou possível cumprir essa promessa.

Uma equipe internacional de pesquisadores liderada pelo Dr. Diederik Kruijssen no Centro de Astronomia da Universidade de Heidelberg (ZAH) e o Dr. Joel Pfeffer da Universidade John Moores de Liverpool agora conseguiu inferir a história da fusão da Via Láctea e reconstruir sua árvore genealógica, usando apenas seus clusters globulares.

Para conseguir isso, eles desenvolveram um conjunto de simulações de computador avançadas da formação de galáxias semelhantes à Via Láctea. Suas simulações, chamadas de E-MOSAICS, são únicas porque incluem um modelo completo para a formação, evolução e destruição de aglomerados globulares.

"A colisão com o Kraken deve ter sido a fusão mais significativa que a Via Láctea já experimentou", acrescenta Kruijssen. “Antes, pensava-se que uma colisão com a galáxia Gaia-Enceladus-Salsicha, que ocorreu há cerca de 9 bilhões de anos, era o maior evento de colisão. No entanto, a fusão com Kraken ocorreu há 11 bilhões de anos, quando a Via Láctea era quatro vezes menos massivo. Como resultado, a colisão com Kraken deve ter realmente transformado o que a Via Láctea parecia na época. "


Nas simulações, os pesquisadores conseguiram relacionar as idades, composições químicas e movimentos orbitais dos aglomerados globulares com as propriedades das galáxias progenitoras nas quais eles se formaram, há mais de 10 bilhões de anos. Ao aplicar esses insights a grupos de aglomerados globulares na Via Láctea, eles puderam não apenas determinar quantas estrelas essas galáxias progenitoras continham, mas também quando elas se fundiram na Via Láctea.

"O principal desafio de conectar as propriedades dos aglomerados globulares à história de fusão de sua galáxia hospedeira sempre foi que a montagem da galáxia é um processo extremamente confuso, durante o qual as órbitas dos aglomerados globulares são completamente reorganizadas", explica Kruijssen.

"Para entender o sistema complexo que resta hoje, decidimos usar inteligência artificial . Treinamos uma rede neural artificial nas simulações E-MOSAICS para relacionar as propriedades do cluster globular com o histórico de fusão da galáxia hospedeira. Testamos o algoritmo dezenas de milhares de vezes nas simulações e ficaram surpresos com a precisão com que foi capaz de reconstruir as histórias de fusão das galáxias simuladas, usando apenas suas populações de aglomerados globulares. "
 
Inspirados por esse sucesso, os pesquisadores se propuseram a decifrar a história da fusão da Via Láctea. Para conseguir isso, eles usaram grupos de aglomerados globulares que se acredita terem se formado na mesma galáxia progenitora com base em seu movimento orbital. Ao aplicar a rede neural a esses grupos de aglomerados globulares, os pesquisadores não só puderam prever as massas estelares e tempos de fusão das galáxias progenitoras com alta precisão, mas também revelou uma colisão até então desconhecida entre a Via Láctea e uma galáxia enigmática, que os pesquisadores nomearam "Kraken".

"A colisão com o Kraken deve ter sido a fusão mais significativa que a Via Láctea já experimentou", acrescenta Kruijssen. “Antes, pensava-se que uma colisão com a galáxia Gaia-Enceladus-Salsicha, que ocorreu há cerca de 9 bilhões de anos, era o maior evento de colisão. No entanto, a fusão com Kraken ocorreu há 11 bilhões de anos, quando a Via Láctea era quatro vezes menos massivo. Como resultado, a colisão com Kraken deve ter realmente transformado o que a Via Láctea parecia na época. "

Juntas, essas descobertas permitiram à equipe de pesquisadores reconstruir a primeira árvore de fusão completa de nossa galáxia. Ao longo de sua história, a Via Láctea canibalizou cerca de cinco galáxias com mais de 100 milhões de estrelas e cerca de quinze com pelo menos 10 milhões de estrelas. As galáxias progenitoras mais massivas colidiram com a Via Láctea entre 6 e 11 bilhões de anos atrás.

Os pesquisadores esperam que suas previsões estimulem estudos futuros para pesquisar os restos dessas galáxias progenitoras. “Os destroços de mais de cinco galáxias progenitoras já foram identificados. Com os telescópios atuais e futuros, deve ser possível encontrar todos eles,” conclui Kruijssen.

 

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