Para melhor compreender a história e evolução da Via Láctea, astrônomos estão estudando a composição dos gases e metais que constituem uma parte importante de nossa galáxia. Três elementos principais se destacam:o gás inicial vindo de fora de nossa galáxia, o gás entre as estrelas dentro de nossa galáxia - enriquecido com elementos químicos -, e a poeira criada pela condensação dos metais presentes neste gás.

Até agora, os modelos teóricos presumiram que esses três elementos foram misturados homogeneamente em toda a Via Láctea e atingiram um nível de enriquecimento químico semelhante ao da atmosfera do sol, chamado de metalicidade solar. Hoje, uma equipe de astrônomos da Universidade de Genebra (UNIGE) demonstra que esses gases não se misturam tanto quanto se pensava, que tem um forte impacto na compreensão atual da evolução das galáxias. Como resultado, simulações da evolução da Via Láctea terão que ser modificadas. Esses resultados podem ser lidos no jornal Natureza .

As galáxias são formadas por uma coleção de estrelas e são formadas pela condensação do gás do meio intergaláctico composto principalmente de hidrogênio e um pouco de hélio. Este gás não contém metais ao contrário do gás nas galáxias - na astronomia, todos os elementos químicos mais pesados ​​que o hélio são chamados coletivamente de metais, embora sejam átomos na forma gasosa.

"Galáxias são alimentadas por gás 'virgem' que cai de fora, que os rejuvenesce e permite que novas estrelas se formem, "explica Annalisa De Cia, professora do Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da UNIGE e primeira autora do estudo. Ao mesmo tempo, as estrelas queimam o hidrogênio que as constitui ao longo de sua vida e formam outros elementos por meio da nucleossíntese. Quando uma estrela que chegou ao fim de sua vida explode, ele expulsa os metais que produziu, como o ferro, zinco, carbono e silício, alimentando esses elementos no gás da galáxia. Esses átomos podem então se condensar em poeira, especialmente no frio, partes mais densas da galáxia. "Inicialmente, quando a Via Láctea foi formada, mais de 10 bilhões de anos atrás, não tinha metais. Em seguida, as estrelas enriqueceram gradualmente o ambiente com os metais que produziram, "continua o pesquisador. Quando a quantidade de metais nesse gás atinge o nível que está presente no sol, astrônomos falam de metalicidade solar.

Um ambiente não tão homogêneo

O ambiente que compõe a Via Láctea, portanto, reúne os metais produzidos pelas estrelas, as partículas de poeira que se formaram a partir desses metais, mas também gases de fora da galáxia que regularmente entram nela. "Até agora, os modelos teóricos consideravam que esses três elementos se misturavam homogeneamente e atingiam a composição solar em toda a nossa galáxia, com um ligeiro aumento na metalicidade no centro, onde as estrelas são mais numerosas, "explica Patrick Petitjean, pesquisador do Institut d'Astrophysique de Paris, Sorbonne University. "Queríamos observar isso em detalhes usando um espectrógrafo ultravioleta no Telescópio Espacial Hubble."

A espectroscopia permite que a luz das estrelas seja separada em suas cores ou frequências individuais, um pouco como um com prisma ou em um arco-íris. Nesta luz decomposta, astrônomos estão particularmente interessados ​​em linhas de absorção:"Quando observamos uma estrela, os metais que constituem o gás entre a estrela e nós absorvem uma parte muito pequena da luz de uma forma característica, em uma frequência específica, o que nos permite não apenas identificar sua presença, mas também para dizer que metal é, e quão abundante é, " ele continua.

Um novo método desenvolvido para observar a metalicidade total

Por 25 horas, a equipe de cientistas observou a atmosfera de 25 estrelas usando o Hubble e o Very Large Telescope (VLT) no Chile. O problema? A poeira não pode ser contada com esses espectrógrafos, mesmo que contenha metais. A equipe de Annalisa De Cia desenvolveu, portanto, uma nova técnica de observação. “Trata-se de levar em consideração a composição total do gás e da poeira, observando simultaneamente vários elementos como o ferro, zinco, titânio, silício e oxigênio, "explica o pesquisador de Genebra." Então podemos rastrear a quantidade de metais presentes na poeira e somar àquela já quantificada pelas observações anteriores para obter o total. "

Graças a esta dupla técnica de observação, os astrônomos descobriram que não apenas o ambiente da Via Láctea não é homogêneo, mas que algumas das áreas estudadas atingem apenas 10% da metalicidade solar. “Esta descoberta desempenha um papel fundamental na concepção de modelos teóricos sobre a formação e evolução das galáxias, "diz Jens-Kristian Krogager, Pesquisadora do Departamento de Astronomia da UNIGE. "De agora em diante, teremos que refinar as simulações aumentando a resolução, para que possamos incluir essas mudanças na metalicidade em diferentes locais da Via Láctea. "

Esses resultados têm um forte impacto em nossa compreensão da evolução das galáxias e da nossa em particular. De fato, os metais desempenham um papel fundamental na formação das estrelas, poeira cósmica, moléculas e planetas. E agora sabemos que novas estrelas e planetas podem ser formados hoje a partir de gases com composições muito diferentes.