Esse resultado sugere que essas galáxias anãs possuíam gás até épocas tão recentes, permitindo assim a formação dessas novas estrelas. Até agora, acreditava-se que as galáxias anãs esferoidais haviam perdido seu gás há 6 a 10 bilhões de anos, quando se aproximaram da Galáxia.
Imagem da galáxia anã Sculptor cobrindo 12.000 x 8.800 anos-luz quadrados, reconstruída a partir dos dados do Gaia, onde as estrelas azuis são precisamente as estrelas jovens da descoberta.
© Yabin Yang (CNRS / Observatório de Paris)
A descoberta de estrelas jovens sugere que essas galáxias anãs chegaram à região da Via Láctea há menos de 3 bilhões de anos, transformando completamente a interpretação de sua dinâmica e do conteúdo de matéria escura.
Nos últimos 30 anos, os astrônomos fizeram esforços significativos para observar e analisar as populações estelares das galáxias anãs. Um pouco mais da metade delas contém essencialmente estrelas muito antigas (de 6 a 10 bilhões de anos) com abundâncias muito baixas de elementos mais pesados que o hélio.
Por isso, deduzia-se que essas galáxias anãs, como a Sculptor, haviam perdido seu gás em épocas remotas, quando se tornaram satélites orbitando nossa Galáxia. Esse cenário tinha uma consequência importante para a cosmologia: era necessário que contivessem enormes quantidades de matéria escura, cujo papel seria proteger as estrelas que, de outra forma, seriam destruídas pelo campo gravitacional da Via Láctea e pelos efeitos de maré associados.
A descoberta de estrelas jovens nessas galáxias anãs abala esse cenário. De fato, como é necessário gás para formar estrelas, isso implica que essas galáxias possuíam gás há 0,5 a 2 bilhões de anos. Durante sua acreção no halo da Via Láctea, as galáxias anãs ricas em gás perdem esse gás devido à pressão dinâmica causada pelo gás quente do halo da nossa Galáxia. Esse processo ocorre necessariamente de forma muito rápida, pois a massa das galáxias anãs é consideravelmente inferior à da Via Láctea.
A descoberta de estrelas jovens nas galáxias anãs esferoidais foi resultado de uma análise altamente detalhada dos dados do satélite Gaia, por um lado, e de análises fotométricas e espectrais realizadas no VLT, por outro. Graças ao Gaia, os pesquisadores literalmente "filtraram" as estrelas pertencentes às galáxias anãs, excluindo aquelas do halo da nossa Galáxia.
A eficácia desse filtro é incomparável com tudo o que já foi feito antes. Sem os dados do Gaia, metade das estrelas observadas no campo de visão da galáxia anã Sculptor pertencem à nossa Galáxia. Com o Gaia, essa contaminação cai para apenas 1,4%!
Isso permitiu observar claramente as estrelas de Sculptor na fase evolutiva correspondente a idades de 0,5 a 2 bilhões de anos, com massas de até 3 massas solares. Sabemos que, às vezes, estrelas "rejuvenescem" ao roubar massa de uma companheira, ou até mesmo ao se fundirem com ela. Mas, para explicar estrelas com mais de 2 massas solares dessa forma, seria necessário invocar a fusão de um sistema triplo, um evento extremamente raro.
A explicação mais simples é que essas estrelas são realmente jovens, e não "rejuvenescidas". Os espectros dessas estrelas confirmam que sua composição química é semelhante à das demais estrelas de Sculptor. Além de Sculptor, as galáxias anãs Sextans, Ursa Minor e Draco também apresentam uma população jovem, demonstrando que esse fenômeno é relativamente comum entre as galáxias anãs.
Nesse caso, é necessário concluir que elas perderam seu gás recentemente. Isso corrobora um cenário alternativo para suas origens, baseado nas medições precisas das órbitas das galáxias anãs obtidas pelo satélite Gaia. As galáxias anãs esferoidais possuem velocidades orbitais duas a três vezes maiores do que o esperado para satélites antigos da Galáxia, algo consistente com uma chegada recente nas proximidades da Galáxia, há menos de três bilhões de anos.
Simulações numéricas preveem que, nesse caso, estrelas jovens devem se formar na mesma (baixa) proporção que a observada. A consequência é significativa, pois esses modelos reproduzem todas as propriedades das galáxias anãs esferoidais, mas com pouquíssima ou até mesmo nenhuma matéria escura.
Referências:
Yang et al., The accretion history of the Milky Way IV. Hints of recent star formation in Milky Way dwarf spheroidal galaxies, A&A, 691, A363 (2024).