Como as grandes galáxias, como nossa própria Via Láctea e a vizinha Galáxia de Andrômeda, emergir da sopa sem características que existiu após o nascimento do nosso universo?

Décadas de observações e esforço teórico forneceram uma imagem em que os átomos se agrupam em galáxias, atraída pela atração gravitacional da matéria escura. Nossos universos sintéticos, criado e desenvolvido nos supercomputadores mais poderosos, correspondem perfeitamente à distribuição de galáxias que vemos no universo.

Compreender os detalhes em pequena escala ocupará os astrônomos nas próximas décadas, mas parece que as galáxias são construídas ao longo do tempo, agregando (reunindo) sistemas menores que se aproximam demais.

E nas últimas décadas, tornou-se claro que o tênue halo estelar que cerca grandes galáxias contém as pistas para desvendar a história de acúmulo de galáxias.

Dissecando galáxias

Uma grande galáxia espiral pode ser dividida em três peças principais:a protuberância, o disco e o halo.

A protuberância e o disco são o lar da grande maioria das centenas de bilhões de estrelas que compõem a galáxia, enquanto apenas 1% das estrelas podem ser encontradas no halo que envolve uma galáxia.

O halo hospeda algumas das estrelas mais antigas encontradas em uma galáxia. É também o lar de aglomerados globulares, os grupos de estrelas mais antigos que conhecemos no universo.

Isso sugere que o halo foi o primeiro componente galáctico a se formar, e deve conter alguns dos registros mais bem preservados da história da formação de uma galáxia.

Mas para revelar os segredos escondidos dentro de uma galáxia, os astrônomos precisam adotar uma abordagem forense e olhar para o halo estelar como uma cena de crime.

Canibais galácticos

É dentro do halo estelar que galáxias anãs menores encontram seu destino final, perdendo sua batalha com as forças destrutivas da gravidade.

Estas galáxias anãs são destruídas, perseguidos e dispersos até que eventualmente se misturem com as estrelas da galáxia maior.

Mas esta destruição, este canibalismo galáctico, pode levar muitos bilhões de anos, e esperamos acompanhar a destruição contínua de galáxias anãs até hoje.

Há evidências observacionais para a existência de uma gama de subestruturas em halos de galáxias, como correntes de maré e conchas estelares, revelado em nossa própria Via Láctea e na vizinha Galáxia de Andrômeda.

É dentro dessas galáxias que podemos identificar e isolar estrelas individuais dentro de um halo extremamente tênue. E foi o halo de Andrômeda que formou o foco de nosso novo estudo publicado recentemente.

Uma busca por agrupamento

Em vez de estrelas, usamos um mapa das nebulosas planetárias que também habitam o halo de Andrômeda.

Estes são os últimos estágios de evolução de estrelas semelhantes ao nosso próprio sol, estrelas que são os restos de galáxias anãs em desordem. Felizmente, estes são facilmente identificáveis ​​devido à sua assinatura espectral peculiar, uma assinatura que também revela suas velocidades.

Precisávamos pegar esses cadáveres galácticos, dissecando a cena do crime para descobrir quantas vítimas estavam escondidas à vista de todos.

Para fazer isso, procuramos como essas nebulosas planetárias estão "agrupadas".

Se a imagem de halos crescendo através de acreção estiver correta, então devemos esperar uma distribuição suave e não agrupada subjacente, os restos de acréscimos antigos que foram completamente interrompidos e misturados, sobreposto com acréscimos contínuos que deveriam ser agrupados no espaço e na velocidade.

Mas existem problemas. Embora possamos ver onde as nebulosas planetárias estão no céu, e podemos medir a velocidade ao longo da linha de visão, as distâncias são desconhecidas, assim como os movimentos adequados no plano do céu.

Tivemos que desenvolver alguns métodos inteligentes para pesquisar assinaturas de agrupamento, e compare-as com as expectativas extraídas de modelos sintéticos de galáxias.

E sucesso! Os resultados revelaram uma mistura de nebulosas planetárias aglomeradas suavemente e aglomeradas, precisamente de acordo com nossas expectativas cosmológicas.

Isso fornece mais evidências para nossa melhor explicação atual para o cosmos, o modelo cosmológico Lambda Cold Dark Matter, um universo dominado pela atração gravitacional da matéria escura lutando contra a expansão do universo, e onde as galáxias foram constantemente construídas ao longo do tempo, devorando sistemas menores.

Embora esse sucesso seja encorajador, com evidências crescentes de que nossa compreensão do funcionamento do universo é bem fundamentada, as tensões permanecem. Isso é particularmente verdadeiro na escala de halos individuais de grandes galáxias - a recém-descoberta dança coordenada de galáxias anãs ainda clama por uma resposta.

O esforço astronômico continuará nas próximas décadas, mas sobre a questão de quando realmente entenderemos a formação e a evolução da galáxia, O júri ainda está ausente.

Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.