As futuras trajetórias orbitais de três galáxias espirais:nossa Via Láctea (azul), Andrômeda, também conhecido como M31 (vermelho), e Triangulum, também conhecido como M33 (verde). O círculo indica a posição atual de cada galáxia, e suas trajetórias futuras foram calculadas usando dados do segundo lançamento da missão Gaia da ESA. A Via Láctea é mostrada como uma impressão artística, enquanto as imagens de Andromeda e Triangulum são baseadas em dados de Gaia. As setas ao longo das trajetórias indicam a direção estimada do movimento de cada galáxia e suas posições, 2,5 bilhões de anos no futuro, enquanto as cruzes marcam sua posição estimada em cerca de 4,5 bilhões de anos. Aproximadamente 4,5 bilhões de anos a partir de agora, a Via Láctea e Andrômeda farão sua primeira passagem próxima uma da outra a uma distância de aproximadamente 400.000 anos-luz. As galáxias continuarão a se aproximar umas das outras e, eventualmente, se fundir para formar uma galáxia elíptica. A escala linear de 1 milhão de anos-luz refere-se às trajetórias da galáxia; as imagens da galáxia não estão em escala. Crédito:Órbitas:E. Patel, G. Besla (Universidade do Arizona), R. van der Marel (STScI); Imagens:ESA (Via Láctea); ESA / Gaia / DPAC (M31, M33)
O satélite Gaia da ESA olhou para além da nossa galáxia e explorou duas galáxias próximas para revelar os movimentos estelares dentro delas e como um dia irão interagir e colidir com a Via Láctea - com resultados surpreendentes.
Nossa Via Láctea pertence a um grande agrupamento de galáxias conhecido como Grupo Local e, junto com as galáxias de Andrômeda e Triângulo - também conhecidas como M31 e M33, respectivamente - compõe a maioria da massa do grupo.
Astrônomos há muito suspeitam que Andrômeda um dia colidirá com a Via Láctea, remodelando completamente nossa vizinhança cósmica. Contudo, os movimentos tridimensionais das galáxias do Grupo Local permaneceram obscuros, pintando um quadro incerto do futuro da Via Láctea.
"Precisávamos explorar os movimentos das galáxias em 3D para descobrir como elas cresceram e evoluíram, e o que cria e influencia seus recursos e comportamento, "diz o autor principal Roeland van der Marel do Space Telescope Science Institute em Baltimore, EUA.
"Conseguimos fazer isso usando o segundo pacote de dados de alta qualidade divulgado pela Gaia."
Gaia está atualmente construindo o mapa 3D mais preciso das estrelas no Universo próximo, e está liberando seus dados em etapas. Os dados do segundo lançamento, feito em abril de 2018, foi utilizado nesta pesquisa.
Estudos anteriores do Grupo Local combinaram observações de telescópios, incluindo o Telescópio Espacial Hubble da NASA / ESA e o Very Long Baseline Array baseado em terra para descobrir como as órbitas de Andromeda e Triangulum mudaram ao longo do tempo. As duas galáxias espirais em forma de disco estão localizadas entre 2,5 e 3 milhões de anos-luz de nós, e estão próximos o suficiente um do outro para que possam interagir.
Duas possibilidades surgiram:ou Triangulum está em uma órbita incrivelmente longa de seis bilhões de anos ao redor de Andrômeda, mas já caiu nela no passado, ou está atualmente em sua primeira queda. Cada cenário reflete um caminho orbital diferente, e, portanto, uma história de formação e futuro diferente para cada galáxia.
Uma visão de todo o céu de nossa Galáxia Via Láctea e galáxias vizinhas, com base em medições de quase 1,7 bilhão de estrelas. O mapa mostra a densidade de estrelas observadas por Gaia em cada porção do céu entre julho de 2014 a maio de 2016. Regiões mais brilhantes indicam concentrações mais densas de estrelas, enquanto as regiões mais escuras correspondem a manchas do céu onde menos estrelas são observadas. Em contraste com o mapa de brilho em cores, que é dominado pelas estrelas mais brilhantes e massivas, esta visualização mostra a distribuição de todas as estrelas, incluindo os fracos e distantes. A estrutura horizontal brilhante que domina a imagem é o plano galáctico, o disco achatado que hospeda a maioria das estrelas em nossa Galáxia, com o centro galáctico no meio. A característica alongada visível abaixo do centro galáctico e apontando para baixo é a galáxia anã Sagitário, um pequeno satélite da Via Láctea que está deixando um fluxo de estrelas para trás como efeito do puxão gravitacional de nossa Galáxia. Esta característica tênue só é visível nesta vista, e não no mapa do céu com base na luminosidade das estrelas, que é dominado por fontes brilhantes. Regiões mais escuras do plano galáctico correspondem a nuvens de gás interestelar e poeira em primeiro plano, que absorvem a luz das estrelas localizadas mais longe, atrás das nuvens. Muitos deles escondem berçários estelares onde novas gerações de estrelas estão nascendo. Espalhados pela imagem estão também muitos aglomerados globulares e abertos - agrupamentos de estrelas mantidas juntas por sua gravidade mútua, bem como galáxias inteiras além da nossa. Os dois objetos brilhantes no canto inferior direito da imagem são as Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães, duas galáxias anãs orbitando a Via Láctea. Outras galáxias próximas também são visíveis, mais notavelmente o maior vizinho galáctico da Via Láctea, a galáxia de Andrômeda (também conhecida como M31), visto no canto inferior esquerdo da imagem junto com seu satélite, a galáxia Triangulum (M33). Uma série de artefatos também são visíveis na imagem na forma de características curvas e listras mais escuras, embora em uma extensão muito menor em relação ao primeiro mapa do céu de Gaia, que foi baseado em apenas 14 meses de dados do satélite. Essas características não são de origem astronômica, mas refletem o procedimento de varredura de Gaia, e desaparecerá gradualmente à medida que mais dados forem coletados durante a missão de cinco anos. O segundo lançamento de dados Gaia foi tornado público em 25 de abril de 2018 e inclui a posição e o brilho de quase 1,7 bilhão de estrelas, e a paralaxe, movimento e cor adequados de mais de 1,3 bilhão de estrelas. Também inclui a velocidade radial de mais de sete milhões de estrelas, a temperatura da superfície de mais de 100 milhões e outros parâmetros astrofísicos de 70-80 milhões de estrelas. Existem também mais de 500.000 fontes variáveis, e a posição de 14 099 objetos conhecidos do Sistema Solar - a maioria deles asteróides - incluídos na versão. Crédito:ESA / Gaia / DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO
Embora o Hubble tenha obtido a visão mais nítida de Andrômeda e Triangulum, Gaia mede a posição individual e o movimento de muitas de suas estrelas com uma precisão sem precedentes.
"Nós vasculhamos os dados de Gaia para identificar milhares de estrelas individuais em ambas as galáxias, e estudou como essas estrelas se moviam dentro de suas casas galácticas, "acrescenta o co-autor Mark Fardal, também do Space Telescope Science Institute.
"Embora Gaia tenha como objetivo principal estudar a Via Láctea, é poderoso o suficiente para detectar estrelas especialmente massivas e brilhantes em regiões de formação de estrelas próximas - mesmo em galáxias além da nossa. "
Os movimentos estelares medidos por Gaia não revelam apenas como cada uma das galáxias se move através do espaço, mas também como cada um gira em torno de seu próprio eixo de rotação.
Um século atrás, quando os astrônomos estavam tentando entender a natureza das galáxias, essas medições de spin eram muito procuradas, mas não pôde ser concluído com sucesso com os telescópios disponíveis na época.
"Foi preciso um observatório tão avançado quanto Gaia para finalmente fazer isso, "diz Roeland.
"Pela primeira vez, medimos como M31 e M33 giram no céu. Os astrônomos costumavam ver as galáxias como mundos agrupados que não poderiam ser "ilhas" separadas, mas agora sabemos o contrário.
"Gaia levou 100 anos para finalmente medir a verdade, pequeno, taxa de rotação do nosso vizinho galáctico mais próximo, M31. Isso nos ajudará a entender mais sobre a natureza das galáxias. "
Uma vista da galáxia de Andrômeda, também conhecido como M31, com medições dos movimentos das estrelas dentro da galáxia. Esta galáxia espiral é a grande vizinha mais próxima da Via Láctea. A imagem de fundo, obtido com o satélite Galex da NASA em comprimentos de onda quase ultravioleta, destaca regiões dentro da galáxia onde as estrelas estão se formando. Os símbolos azuis marcam a localização de estrelas jovens e brilhantes que foram usadas para medir o movimento da galáxia, e as setas amarelas indicam os movimentos estelares médios em vários locais, com base em dados do segundo lançamento do satélite Gaia da ESA. Uma rotação anti-horária do disco da galáxia espiral é evidente. Espera-se que a precisão dessas medições melhore com os futuros lançamentos de dados Gaia. Crédito:ESA / Gaia (movimentos de estrelas); NASA / Galex (imagem de fundo); R. van der Marel, M. Fardal, J. Sahlmann (STScI)
Ao combinar as observações existentes com o novo lançamento de dados de Gaia, os pesquisadores determinaram como Andromeda e Triangulum estão se movendo no céu, e calculou o caminho orbital para cada galáxia tanto para trás quanto para frente no tempo por bilhões de anos.
"As velocidades que encontramos mostram que M33 não pode estar em uma órbita longa ao redor de M31, "diz a co-autora Ekta Patel, da Universidade do Arizona, EUA. "Nossos modelos implicam unanimemente que o M33 deve estar em sua primeira queda no M31."
Enquanto a Via Láctea e Andrômeda ainda estão destinadas a colidir e se fundir, tanto o tempo quanto a capacidade de destruição da interação também são provavelmente diferentes do esperado.
Como o movimento de Andromeda difere um pouco das estimativas anteriores, a galáxia provavelmente desferirá mais um golpe superficial na Via Láctea do que uma colisão frontal. Isso não acontecerá daqui a 3,9 bilhões de anos, mas em 4,5 bilhões - cerca de 600 milhões de anos depois do previsto.
"Esta descoberta é crucial para a nossa compreensão de como as galáxias evoluem e interagem, "Diz Timo Prusti, Cientista do Projeto ESA Gaia.
"Vemos características incomuns tanto no M31 quanto no M33, como fluxos deformados e caudas de gás e estrelas. Se as galáxias não se juntaram antes, eles não podem ter sido criados pelas forças sentidas durante uma fusão. Talvez eles tenham se formado por meio de interações com outras galáxias, ou pela dinâmica do gás dentro das próprias galáxias.
"Gaia foi projetado principalmente para mapear estrelas na Via Láctea, mas este novo estudo mostra que o satélite está superando as expectativas, e pode fornecer uma visão única da estrutura e dinâmica das galáxias além do nosso domínio. Quanto mais Gaia observa os minúsculos movimentos dessas galáxias no céu, mais precisas serão as nossas medições. "
