Um novo estudo sobre a cinemática e a composição química de uma amostra de estrelas na vizinhança do sol, liderado pela Dra. Daniela Carollo, pesquisador do Instituto Nacional Italiano de Astrofísica, revelou que as estrelas que compõem o disco espesso da Via Láctea pertencem a duas populações estelares distintas com características diferentes e não a uma única, como se pensa há mais de duas décadas.

O novo componente de disco espesso, chamado de disco espesso fraco de metal (MWTD) ou disco espesso pobre em metal, difere do canônico na velocidade de rotação ao redor do centro galáctico e em sua composição química. De fato, estrelas que compõem o TD têm uma velocidade de rotação de cerca de 180 km por segundo, enquanto os do MWTD giram mais lentamente, a cerca de 150 km por segundo. Estrelas pertencentes ao MWTD também são duas vezes mais pobres em metais do que as do TD e têm maior energia, uma propriedade que lhes permite alcançar maiores alturas do plano galáctico.

“Foram quase 30 anos que os astrônomos tentaram resolver esse quebra-cabeça, "disse o Dr. Carollo, cientista do Observatório Astrofísico de Torino, o primeiro autor do artigo relatando a descoberta, acabado de publicar em The Astrophysical Journal . "Na verdade, pensava-se que o MWTD nada mais era do que uma extensão do disco espesso e não uma população independente com diferentes origens astrofísicas. "

Os parâmetros precisos fornecidos pela missão ESA Gaia (posições, distâncias e movimento intrínseco das estrelas), e as informações químicas em uma amostra de 40, 000 estrelas do Sloan Digital Sky Survey (SDSS), permitiu à equipe distinguir o MWTD em um diagrama que mostra os momentos angulares combinados com a química.

"Os momentos angulares são quantidades que são conservadas durante a formação e subsequente evolução de um sistema físico como a nossa galáxia, "explica o Dr. Carollo." Assim, em um diagrama preciso dos momentos angulares, as estrelas trazidas para a galáxia pelo mesmo progenitor, como, por exemplo, de uma fusão anterior de uma galáxia satélite, terá momentos angulares semelhantes e tenderá a se agrupar no diagrama. "

O TD e o MWTD formam dois grupos distintos no diagrama, bem como em sua química. Na astronomia, os elementos químicos mais pesados ​​que o hidrogênio e o hélio, que foram formados durante o Big Bang, são definidos como metais. Esses elementos químicos mais pesados ​​foram produzidos durante a nucleossíntese de estrelas massivas que explodiram como supernovas.

Um determinado grupo de elementos leves, como magnésio e titânio, quando comparado a elementos mais pesados, como o ferro, fornecem um parâmetro fundamental que permite aos cientistas distinguir as populações de estrelas velhas das de estrelas mais jovens. O MWTD não possui apenas estrelas mais pobres em ferro, mas essas estrelas também são mais ricas em elementos do grupo do magnésio e do titânio (elementos alfa), o que sugere uma formação antecedente ao TD.

Essas diferenças importantes entre o TD e o MWTD, ou seja, a cinemática e a química de suas estrelas, sugerem que os dois discos tiveram uma origem diferente durante o processo de formação da galáxia.

Mas como um segundo disco espesso se formou na Via Láctea? As hipóteses são múltiplas:o MWTD pode ser mais antigo que o TD e suas estrelas podem ter sido energizadas pela fusão de uma galáxia anã satélite com a Via Láctea, durante sua fase de formação inicial. Subseqüentemente, a fusão de uma segunda galáxia satélite teria dado origem ao TD.

Outra possibilidade é que as estrelas MWTD tenham se formado originalmente em uma área mais próxima do centro da galáxia primordial e, posteriormente, transportadas para distâncias maiores, mais perto de onde o sol está localizado agora, por fenômenos internos como instabilidades da barra central ou a formação dos braços espirais da galáxia. Ou uma antiga galáxia satélite de massa semelhante à Pequena Nuvem de Magalhães se fundiu com a galáxia primordial e suas estrelas começaram a girar em torno do centro galáctico devido à interação gravitacional mútua.

Todas essas hipóteses podem ser testadas por meio de modelos teóricos e simulações da formação de galáxias semelhantes à Via Láctea.