Galáxias como a Via Láctea são muito raras e agora sabemos porquê

Através de uma simulação em supercomputador, foi possível compreender a história da Via Láctea e a razão pela qual se formou onde não devia.

Plano da Via Láctea. Crédito & Direitos de autor: NASA/APOD Jheison Huerta

Existem diferentes tipos de galáxias no Universo e seria de esperar que estivessem distribuídas em números mais ou menos iguais, mas não é esse o caso. Em particular, as galáxias elípticas destacam-se no plano supergalático, acima das galáxias de disco.

Esta diferença proporciona um teste único para compreender a formação de galáxias e estruturas. Utilizando uma simulação de Matéria Negra e a teoria padrão da formação de galáxias, os investigadores da Universidade de Durham compararam os dois cenários.

Descobriram, com a ajuda da simulação denominada SIBELIUS DARK, que reproduz as distribuições das galáxias de disco e elípticas e, em particular, o excesso observado de elípticas maciças perto do equador supergalático.

Foi mostrado que as galáxias de disco evoluem principalmente em isolamento, enquanto as elípticas gigantes se reúnem nos aglomerados maciços que definem o plano supergalático. A descoberta foi publicada na revista Nature.

O Plano Supergaláctico

O Superaglomerado Local é a maior estrutura do Universo Local e consiste em vários aglomerados maciços de milhares de galáxias elípticas e espirais; nele se define o plano supergalático e o sistema de coordenadas supergaláticas, usando aglomerados como Virgo e Fornax.

Sabemos agora que se estende por pelo menos 300 milhões de anos-luz, graças à descoberta de galáxias elípticas brilhantes e de galáxias rádio perto do equador supergaláctico, e à estranha ausência de galáxias espirais.

De acordo com o modelo padrão de formação, as regiões mais densas são caracterizadas por uma maior abundância de halos de matéria escura e, em particular, de halos mais maciços. Ou seja, é nestas regiões que se encontram as galáxias mais maciças.

A teoria padrão da formação de galáxias prevê que as galáxias espirais evoluem em grande parte isoladamente, crescendo principalmente através da formação de estrelas impulsionada pela contínua acumulação de gás.

Inconsistências no Modelo de Formação

Inversamente, a temperatura ambiente mais elevada nas regiões mais densas restringe o fornecimento de gás aos halos, levando à depleção de gás e a um menor número de novas estrelas.

As regiões mais densas também se caracterizam por uma maior taxa de fusão, o que leva à formação de galáxias elípticas. No entanto, pensa-se que a metamorfose das galáxias demora centenas de milhões de anos, o que impede a observação direta de objetos individuais.

Diferentes grupos de galáxias de diferentes tipos e massas em diferentes ambientes no Universo Local oferecem uma oportunidade para testar simultaneamente a capacidade do quadro cosmológico para explicar observações em grande escala e melhorar a nossa compreensão da formação de galáxias.

A Simulação

Para estudar a evolução da nossa vizinhança cósmica, os investigadores responsáveis pelo novo estudo recorreram a uma simulação em supercomputador chamada Simulations Beyond the Local Universe (SIBELIUS).

Ao rebobinar a evolução das galáxias observadas para 13,8 mil milhões de anos atrás, até ao seu início com o Big Bang, os investigadores construíram um modelo que recria fielmente a evolução do plano.

Superaglomerado galáctico, no centro o plano. Crédito: 2MASS/IPAC

Descobriu que as galáxias espirais nos aglomerados densos do Plano Supergalático se esmagavam frequentemente umas contra as outras em colisões catastróficas, partindo os seus delicados braços e transformando-as em galáxias elípticas.

Este processo também empurrou mais matéria para a boca do buraco negro supermassivo de uma galáxia atingida, provocando o crescimento dos buracos negros.

Por outro lado, as galáxias espirais que se encontram em regiões afastadas do equador foram, na sua maioria, deixadas de fora da luta cósmica, o que lhes permitiu preservar as suas estruturas.

Isto não impede que galáxias espirais como a nossa evoluam no ambiente caótico do plano, mas significa que são invulgares por terem evitado o pior dos danos... Até agora.