Assim como o sol está se movendo na Via Láctea, todas as estrelas nas galáxias estão se movendo, mas com órbitas muito diferentes. Algumas das estrelas têm fortes rotações, enquanto outros podem estar se movendo aleatoriamente sem rotação clara. Comparando a fração de estrelas em órbitas diferentes, os pesquisadores podem determinar como as galáxias se formam e evoluem. Uma equipe internacional de astrônomos derivou diretamente, pela primeira vez, a distribuição orbital de uma amostra de galáxia contendo mais de 300 galáxias do universo local. Os resultados, publicado em Astronomia da Natureza , são baseados na pesquisa CALIFA, um projeto desenvolvido no Observatório Calar Alto e concebido do Instituto de Astrofísica da Andaluzia (IAA-CSIC).

Galáxias são as maiores estruturas do universo, e os cientistas estudam como evoluem para compreender a história do universo. A formação da galáxia envolve a montagem hierárquica de halos de matéria escura, junto com a condensação da matéria normal no centro dos halos, onde ocorre a formação estelar. Estrelas que se formaram a partir de um assentamento, disco de gás fino e então vivido embora períodos de repouso dinamicamente apresentem órbitas quase circulares, enquanto estrelas com movimentos aleatórios são o resultado de ambientes turbulentos, no nascimento ou mais tarde, com fusões galácticas.

Assim, os movimentos das estrelas em uma galáxia são como um livro de história, registrando as informações sobre seu ambiente de nascimento e crescimento, o que pode revelar como a galáxia foi formada. "Contudo, o movimento de cada estrela não é diretamente observável em galáxias externas. Galáxias externas são projetadas no plano de observação como uma imagem e não podemos resolver as estrelas discretas nele, "diz Ling Zhu, pesquisador do Instituto Max Planck de Astronomia que lidera o estudo. "A pesquisa CALIFA usa uma técnica desenvolvida recentemente, espectroscopia de campo integral, que pode observar as galáxias externas de tal forma que fornece o movimento geral das estrelas. Assim, podemos obter mapas cinemáticos de cada galáxia. "

Os pesquisadores então constroem modelos para cada galáxia superpondo estrelas em diferentes tipos de órbitas. Ao restringir o modelo com a imagem observada e os mapas cinemáticos, eles podem descobrir a quantidade de estrelas que se movem em diferentes tipos de órbitas em cada galáxia. Eles chamam isso de distribuição de órbita estelar, e para este estudo, a equipe construiu modelos para 300 galáxias que são representativos das propriedades gerais das galáxias no universo local.

Os mapas mostram mudanças na distribuição da órbita galáctica dependendo da massa estelar total das galáxias. As órbitas de rotação ordenada são mais proeminentes em galáxias com massas estelares totais de 10 bilhões de massas solares, e menos importante para os mais massivos. Sem surpresa, as órbitas de movimento aleatório dominam as galáxias mais massivas (mais de 100 bilhões de massas solares). "Esta é a primeira sequência de massa baseada em órbita em todos os tipos morfológicos. Inclui informações florescentes do passado de uma galáxia, basicamente se foi uma sucessão silenciosa de apenas fusões menores ou moldada por uma violenta grande fusão. Mais estudos são necessários para entender os detalhes, "diz Glenn van de Ven (ESO).

Os pesquisadores descobriram um método novo e preciso de ler a história de uma galáxia - e sua pesquisa com seus conjuntos de dados para 300 galáxias acabou sendo a maior biblioteca existente de livros de história de galáxias.

"Este trabalho destaca a importância da espectroscopia de campo integral e, em particular, de pesquisas em grande escala, como o projeto CALIFA. A contribuição significativa do que chamamos de órbitas "quentes", uma mistura de rotação e movimentos aleatórios do componente estelar, representa desafios importantes para os modelos cosmológicos de formação e evolução de galáxias, "diz Rubén García Benito, um pesquisador do Instituto de Astrofísica da Andaluzia (IAA-CSIC) que participa do projeto.

Os resultados de CALIFA representam uma distribuição orbital de galáxias determinada por observação no universo atual. Eles se prestam, portanto, à comparação direta com amostras de simulações cosmológicas de galáxias em um contexto cosmológico. Nesse sentido, esses resultados abrem uma nova janela para comparar simulações de galáxias com a população de galáxias observada no universo atual.