O que Hubble e Gaia Encontraram

A equipe de pesquisa analisou 39 aglomerados globulares dentro dos 20.000 anos-luz internos da Via Láctea. Observações do Hubble forneceram idades relativas precisas e medições de metalicidade, a abundância de elementos mais pesados que o hélio. Dados do Gaia ajudaram a reconstruir como os aglomerados se movem pela galáxia.

Uma análise estatística separou os aglomerados em três populações. Uma se formou na própria Via Láctea. Outra chegou com Gaia-Sausage-Enceladus há cerca de 10 bilhões de anos. A terceira população segue sua própria sequência de idade, metalicidade e órbita, indicando que se formou em uma galáxia diferente que se fundiu com a Via Láctea ainda mais cedo.

Encontrando Resultado
Aglomerados analisados 39 aglomerados globulares
Membros LKH 12 aglomerados atribuídos com probabilidade superior a 50%
Momento da fusão Cerca de 1,8 bilhão de anos antes do Gaia-Sausage-Enceladus
Massa estelar estimada Aproximadamente 500 milhões de Sóis
Localização atual A maior parte dos detritos depositada dentro de 6 quiloparsecs do Centro Galáctico
As atribuições dos aglomerados, o tempo da fusão e a massa do progenitor vêm dos modelos crono-dinâmicos e de evolução química do estudo.

Como os Aglomerados Globulares Preservam uma Galáxia Destruída

Aglomerados globulares são grupos densos e aproximadamente esféricos contendo dezenas de milhares a milhões de estrelas. Muitos se formaram durante os estágios mais iniciais do crescimento das galáxias. Suas estrelas compartilham uma origem, permitindo aos astrônomos estimar a idade e a história química do aglomerado com mais precisão do que podem para estrelas isoladas espalhadas pela Via Láctea.

Quando uma galáxia anã é destruída, seus aglomerados globulares podem sobreviver à colisão. Sua galáxia original desaparece, mas os aglomerados retêm um registro de quando e onde suas estrelas se formaram. Eles são muito diferentes de berçários estelares jovens, como o aglomerado estelar Treasure Chest, onde as estrelas ainda estão limpando a nuvem que as criou.

O projeto CARMA mediu os aglomerados pelos mesmos filtros do Hubble e com o mesmo método de análise. Essa consistência reduziu diferenças sistemáticas entre estimativas de idade anteriores. As incertezas típicas de idade relativa foram reduzidas para algumas centenas de milhões de anos, o suficiente para separar populações formadas próximas umas das outras durante a juventude turbulenta da Via Láctea.

Três Populações Ocultas na Parte Interna da Via Láctea

Os pesquisadores compararam modelos contendo duas, três ou quatro populações progenitoras. O modelo de três componentes recebeu o maior apoio estatístico. Ele dividiu a amostra em aglomerados nascidos na Via Láctea, aglomerados associados ao Gaia-Sausage-Enceladus e uma sequência intermediária atribuída ao LKH.

Doze dos 15 aglomerados anteriormente associados a um grupo de baixa energia de definição vaga caíram na população LKH. Eles ocupam os seis quiloparsecs internos da galáxia, cerca de 19.600 anos-luz do centro. A região é densamente povoada, obscurecida por poeira e fortemente afetada pela barra central rotativa da Via Láctea, que pode apagar ou distorcer padrões orbitais antigos.

Outras descobertas na mesma região ampla se baseiam em evidências completamente diferentes. A detecção de eritrulose próximo ao Centro Galáctico, por exemplo, veio de assinaturas de rádio moleculares em vez das idades e movimentos de estrelas antigas.

Por Que É Chamado de Kraken-Heracles de Baixa Energia

O nome une três tentativas anteriores de identificar material antigo na parte interna da Via Láctea. Um grupo de baixo energia de aglomerados globulares foi proposto como detritos de um evento de acreção desconhecido. Simulações previram uma fusão precoce chamada Kraken. Levantamentos também identificaram uma população de estrelas da galáxia interna quimicamente distinta chamada Heracles.

Esses rótulos não descreviam inicialmente exatamente a mesma coleção de estrelas e aglomerados, e a origem externa de alguns candidatos ainda era disputada. O novo estudo define uma população mais clara usando idades dos aglomerados, metalicidades e propriedades orbitais em conjunto. Os autores mantiveram os três nomes para reconhecer o trabalho que levou à identificação.

Quando a Fusão Aconteceu

O lançamento da NASA em 17 de agosto descreve a colisão como ocorrendo cerca de 11,8 bilhões de anos atrás, aproximadamente dois bilhões de anos após o Big Bang. O artigo da Nature Astronomy estima um tempo de acreção por volta de 12,3 bilhões de anos atrás, ou cerca de 1,5 bilhão de anos após o Big Bang.

A diferença reflete como as idades relativas dos aglomerados estão ancoradas a uma linha do tempo cósmica absoluta. O artigo alerta que as idades dos aglomerados são altamente precisas entre si, mas podem mudar em uma escala absoluta dependendo dos modelos estelares utilizados. O resultado mais firme é a sequência: LKH se fundiu com a Via Láctea cerca de 1,8 bilhão de anos antes de Gaia-Sausage-Enceladus.

Como LKH Mudou a Via Láctea

LKH tinha uma massa estelar comparável à Gaia-Sausage-Enceladus, estimada em cerca de 500 milhões de Sóis. A jovem Via Láctea era muito menor do que é hoje, então absorver uma galáxia desse tamanho teria contribuído com uma parcela significativa de suas primeiras estrelas e aglomerados.

A maior parte do material identificado de LKH agora encontra-se profundamente dentro da Via Láctea. A fusão pode ter contribuído para as populações estelares pobres em metais do halo interno e do bojo antes que a galáxia desenvolvesse seu disco atual. Isso também mostra que algumas das estrelas mais antigas da Via Láctea nasceram fora de nossa galáxia e chegaram através de fusões.

A galáxia física foi reconstruída repetidamente, mesmo que as culturas tenham dado à sua faixa brilhante significados muito diferentes. Essas tradições formam um registro separado de como as pessoas interpretaram a Via Láctea em mitos ao redor do mundo muito antes de sua história de fusões poder ser medida.

O que foi medido e o que permanece inferido

Hubble mediu a fotometria dos aglomerados usada para determinar idades relativas e metalicidades precisas. Gaia forneceu os movimentos estelares usados na análise orbital. Os dados apoiam três populações distintas de aglomerados, com a sequência LKH separada tanto dos aglomerados da Via Láctea quanto dos Gaia-Sausage-Enceladus.

O LKH em si é uma reconstrução. Os astrônomos não fotografaram a galáxia anã antes do impacto. Sua massa, data de fusão e membros sobreviventes são inferidos a partir de modelos estatísticos, dinâmicos e de evolução química. O estudo também não pode excluir galáxias pequenas mais antigas que não possuíam aglomerados globulares ou cujos aglomerados foram completamente destruídos.

O resultado fornece fortes evidências de uma fusão substancial no início, e não um inventário completo de tudo o que a jovem Via Láctea absorveu.

O que os astrônomos estudarão a seguir

A equipe está estendendo a mesma análise para aglomerados globulares que não receberam anteriormente medições precisas de idade pelo Hubble. Uma amostra maior poderia revelar se populações adicionais de fusões importantes permanecem enterradas na galáxia interna.

Medições futuras da idade estelar a partir de missões como o PLATO podem ajudar a conectar os aglomerados LKH a uma população mais ampla de estrelas do interior da Via Láctea. Estimativas de idade melhores também poderiam resolver o momento absoluto da colisão e distinguir os detritos LKH do material contribuído por galáxias menores durante o mesmo período inicial.

Perguntas frequentes

O que é Low-Energy-Kraken-Heracles?

Low-energy-Kraken-Heracles, ou LKH, é o nome dado a uma antiga galáxia anã que se fundiu com a jovem Via Láctea. Ela é reconstruída a partir de uma população distinta de aglomerados globulares agora encontrados na galáxia interna.

Quando o LKH se fundiu com a Via Láctea?

A NASA coloca o evento há cerca de 11,8 bilhões de anos. O modelo do artigo estima aproximadamente 12,3 bilhões de anos atrás. Ambas as estimativas o colocam cerca de 1,8 bilhão de anos antes da fusão Gaia-Salsicha-Encelado.

Quão grande era a galáxia LKH?

O estudo estima que LKH continha aproximadamente 500 milhões de massas solares em estrelas. Sua massa total, incluindo gás e matéria escura, teria sido maior, mas não é diretamente medida por esta análise.

Os astrônomos ainda podem ver LKH?

Não como uma galáxia separada. A Via Láctea a despedaçou e absorveu seu material. Os astrônomos identificam seu registro sobrevivente por meio de aglomerados estelares antigos com idades, química e comportamento orbital compartilhados.

O Hubble fotografou a colisão?

Não. A colisão ocorreu bilhões de anos antes da formação do Sistema Solar. O Hubble mediu aglomerados globulares sobreviventes, enquanto a imagem da colisão que a acompanha é um conceito artístico.

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