A Galáxia de Andromeda parece não ser tão grande quanto imaginávamos

A galáxia mais próxima da nossa é a majestosa Andromeda, com uma coleção de um trilhão de estrelas localizada a “meros” dois milhões de anos-luz. Uma nova pesquisa sugere que, ao contrário das estimativas anteriores, essa galáxia não é muito maior do que a Via Láctea e é praticamente irmã gêmea. Isso significa que nossa galáxia não será completamente devorada quando as duas colidirem daqui cinco bilhões de anos.

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Existem bilhões de galáxias no universo observável, embora apenas algumas estão próximas o bastante para serem estudadas em algum nível – Andromeda é uma delas. Além da proximidade, a Andromeda é espiral igual a Via Láctea, então ela pode nos ensinar muitas coisas.

Como mostra a nova pesquisa publicada na última quinta-feira (15) no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, a Andromeda é ainda mais parecida com a Via Láctea do que imaginávamos. Ela tem quase o mesmo tamanho, e não é duas a três vezes maior como assumido anteriormente.

Uma porção de Andromeda. (Créditos: NASA, ESA, J. Dalcanton, B.F. Williams e L.C. Johnson (University of Washington), time PHAT e R. Gendler)

Isso traz implicações sérias para o nosso futuro distante. Em cerca de cinco bilhões de anos, a Via Láctea e Andromeda devem se encontrar em uma colisão de proporções cosmológicas. A estimativa revisada do peso de Andromeda significa agora que os modelos de fusão devem ser revidados. As simulações atuais mostram que a Via Láctea será engolida pela galáxia de Andromeda, mas se os novos cálculos estiverem corretos, será uma fusão de iguais. O resultado final da colisão provavelmente será uma galáxia gigante e elíptica.

Durante a colisão, muitas estrelas serão jogadas para fora do espaço interestelar, os dois buracos negros centrais das galáxias não conseguirão resistir a atração do outro, produzindo ondas gravitacionais fortes conforme se aproximarem e uma hora emergirão. Nosso Sol ainda existirá durante a fusão, mas não é claro o que acontecerá com o sistema solar. O pior caso possível seria sermos arrastados para o centro galático durante a fusão dos buracos negros. Se fossemos vivos para testemunhar isso, a certeza é de que seria algo horrível.

Outra implicação importante do novo estudo é que ele pode melhorar nosso conhecimento sobre como a galáxia de Andromeda foi formada, como está evoluindo e qual é o seu papel no chamado Grupo Local de galáxias (uma conglomeração de galáxias relativamente próximas que inclui a Via Láctea).

Medir o tamanho de uma galáxia distante não é um processo simples. Primeiro que estamos dentro da Via Láctea, fazendo observações de objetos que estão fora da nossa galáxia, o que é difícil mas não impossível. E o fato de não possuirmos uma escala celestial a nossa disposição, os astrônomos precisam se valer de técnicas matemáticas e observacionais para criar estimativas de tamanho.

Durante os anos, os métodos utilizados para medir o tamanho de Andromeda incluem a curva de rotação (medir a massa das estrelas em relação ao centro galático), medir a velocidade de dispersão (monitorar a velocidade das estrelas dentro da galáxia), entre outras. Até agora, essas técnicas ofereceram estimativas do tamanho de Andromeda bem variadas, algumas delas apontando que ela seria menor que a Via Láctea e outras sugerindo que seria duas ou três vezes maior.

Incomodados com a falta de consenso, o astrônomo Prajwal Kafle da Universidade da Austrália Ocidental decidiu usar uma técnica que foi empregada para revisar as estimativas de tamanho da Via Láctea em 2014. A técnica é baseada em observações de estrelas que se movem rapidamente dentro da galáxia de Andromeda e estima a velocidade exigida para que essas estrelas fujam da força gravitacional da galáxia. Em outras palavras, ele descobriu a velocidade de escape de Andromeda, que por sua vez produziu uma nova estimativa da massa da galáxia.

Velocidade de escape é a velocidade exigida para um objeto escapar dos limites gravitacionais de outro objeto. Por exemplo, uma rocha precisa viajar a 11 quilômetros por segundo para escapar da gravidade da Terra. No novo estudo, Kafle calculou o peso inteiro de Andromeda como 800 bilhões de vezes mais pesado do que o Sol – um número que está perto do peso da Via Láctea.

“Nossa galáxia, a Via Láctea, é mais de um trilhão de vezes mais pesada do que o nosso pequeno planeta Terra, então para escapar do puxão gravitacional precisamos fazer um lançamento com a velocidade de 550 km/s”, disse Kafle em um comunicado.

O artigo afirma uma massa virial de Andromeda a 8 x 1011, que está na extremidade baixa do intervalo previsto pela estimativa anterior, e um raio virial a 782,775 anos-luz (para efeito de comparação, a Via Láctea possui uma massa virial de ~4.8 x 1011 massas solares e raio virial de ~652,313 anos-luz). Por virial, os astrônomos estão se referindo ao alcance do halo da matéria escura de uma galáxia, que se estende muito além da borda da galáxia visível e domina sua massa total.

Parte do problema com as estimativas anteriores é que os astrônomos superestimaram a matéria escura de Andromeda – uma massa misteriosa que pode interagir com a gravidade mas não com outras forças da natureza, como o eletromagnetismo. “Ao examinar as órbitas das estrelas de alta velocidade, descobrimos que essa galáxia possui muito menos matéria escuta do que achávamos, e apenas um terço daquilo descoberto em observações anteriores”, disse ele.

A astrônoma Heidi Newberg do Instituto Politécnico Rensselaer, que não estava envolvido neste novo estudo, disse ao Gizmodo que o método utilizado por Kafle “parece ser tão bom quanto qualquer outro método de determinação de massa de galáxias… Eles afirmam ter erros menores, que coloca a galáxia com uma massa total menor”.

Newberg diz que é importante saber a massa das galáxias para ter um material melhor do que um fator de três [a margem de erro], em parte porque isso muda a quantidade de massa escura exigida para explicar a massa total. “Espera-se que massa escura domine a massa das galáxias (e do Universo), mas isso não foi observado com sucesso”, disse ela.

A descoberta também altera aquilo que sabemos sobre o Grupo Local de galáxias, que contém mais de 54 galáxias, a maioria das galáxias anãs. Em vez de Andromeda ser a maior, sabemos agora – supondo que os novos cálculos estejam corretos – que o Grupo Local possui na verdade em duas duas galáxias gigantes, a outra sendo a Via Láctea.

[Monthly Notices of the Royal Astronomical Society]

Imagem do topo: É assim que seria a Galáxia de Andromeda no nosso céu se ela fosse brilhante o suficiente para ser vista a olho nu. Crédito: Tom Buckley-Houston & Stephen Rahn.