Un nou estudi liderat per investigadors de l’Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB) i l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) revela com els discos de galàxies com la Via Làctia es veuen afectats per col·lisions galàctiques antigues.
Publicada a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, la recerca analitza, mitjançant simulacions, com els xocs entre galàxies poden destruir totalment o parcialment els discos estel·lars. Els autors utilitzen aquesta recerca, juntament amb les dades observacionals dels cúmuls estel·lars, per millorar les prediccions sobre el moment de l’última col·lisió galàctica significativa a la Via Làctia.
Quan va girar el disc de la Via Làctia?
El disc de la Via Làctia és un vast sistema rotatiu d’estrelles en forma de pancake, amb uns braços en espiral sortint del seu centre. Aquest disc conté la majoria de les estrelles de la galàxia, incloent-hi el sol, i gira a una velocitat de més de 220 quilòmetres per segon.
Durant molt temps, els astrònoms han intentat determinar quan es va formar aquest disc giratori. Una pista clau prové dels moviments i les edats de les estrelles: en algun moment de la història primerenca de la galàxia, les estrelles van començar a moure’s en un patró coherent i giratori, marcant el que els científics anomenen temps de rotació de la galàxia.
No obstant això, la Via Làctia no es va formar aïlladament. Durant dècades, els científics van sospitar que una col·lisió violenta amb una galàxia més petita va tenir un paper important en la configuració de la Via Làctia que s’observa avui dia. Aquesta sospita es va confirmar el 2018, quan les dades de la missió Gaia van revelar una gran població d’estrelles els moviments inusuals de les quals només es podien explicar per una fusió massiva fa uns deu mil milions d’anys. Aquest esdeveniment ara es coneix com a fusió Gaia-Sausage-Enceladus (GSE).
En aquest nou estudi, les simulacions de galàxies semblants a la Via Làctia (les simulacions d’Auriga) s’utilitzen per investigar com es formen els discos giratoris en escenaris diferents. Aquests discos mostren com galàxies com ara la Via Làctia reaccionen a col·lisions antigues.
Focs galàctics i col·lisions antigues
L’estudi mostra que els discos estel·lars giratoris sovint es van formar molt abans del que s’havia suposat fins ara, però que es poden destruir de manera parcial o completa a causa de col·lisions galàctiques importants. Com a resultat, el moment en què el disc de la Via Làctia sembla girar no pot marcar la primera vegada que el disc es va formar, sinó més aviat el moment en què la galàxia es va recuperar d’una fusió destructiva.
Aplicant els coneixements d’aquestes simulacions, els autors infereixen que la fusió Gaia-Sausage-Enceladus probablement va ocórrer fa uns onze mil milions d’anys, abans del que indicaven moltes estimacions anteriors. «Aquest moment coincideix, de manera crucial, amb un gran augment en el naixement dels cúmuls estel·lars a la Via Làctia. Aquests esclats de formació estel·lar són una conseqüència natural de les col·lisions galàctiques, que comprimeixen el gas i desencadenen una intensa formació estel·lar.
«Els models de la fusió Gaia-Sausage-Enceladus prediuen que un foc hauria d’haver seguit l’impacte, la qual cosa hauria fet augmentar la formació d’estrelles i hauria fomentat la formació de cúmuls globulars. Aquesta és la primera vegada que es fa aquest enllaç», diu l’autor col·laborador Chervin F. P. Laporte, investigador del Centre Nacional de la Recerca Científica (CNRS).
«Aquesta recerca posa en relleu la important relació entre l’estructura galàctica i les col·lisions antigues, que s’han d’entendre a l’uníson per entendre la història de la nostra galàxia», afegeix Matthew D. A. Orkney, autor principal de l’estudi i investigador de l’ICCUB i l’IEEC.
Els científics no poden viatjar en el temps per observar la Via Làctia en la seva joventut, però poden observar la formació de galàxies similars en l’univers llunyà amb noves dades del telescopi espacial James Webb (JWST) i l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un potent radiotelescopi.
El document complet està disponible aquí, i les dades de simulació d’Auriga són accessibles públicament per a recerques futures.