Nossa galáxia teria começado sua história de uma forma muito mais fragmentada do que seu disco atual.
Uma equipe de pesquisadores liderada por Harley Katz usou os dados do projeto MEGATRON, uma simulação cosmológica, para acompanhar uma região destinada a formar uma galáxia comparável à Via Láctea. O cálculo começa cerca de 180 milhões de anos após o Big Bang e acompanha quase dois bilhões de anos de evolução.
Visão artística da Via Láctea mostrando seu disco e sua barra central.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt — domínio público.
O modelo faz evoluir a gravidade, o gás, a radiação e a química segundo as leis físicas adotadas. Em seguida, os pesquisadores verificam se o resultado se parece com as galáxias realmente observadas.
No início, a região simulada reúne milhares de pequenos sistemas galácticos. Alguns formam estrelas rapidamente, outros têm pouquíssimas, e alguns são constituídos sobretudo de gás.
Com o passar do tempo, esses pequenos sistemas se aproximam e se fundem. Uma galáxia muito mais massiva toma forma gradualmente. Cerca de 12 bilhões de anos atrás, o modelo já pode fazer surgir um disco em rotação, apesar das colisões ainda frequentes entre galáxias.
MEGATRON também prevê objetos surpreendentes: galáxias sem estrelas visíveis que ainda assim podem emitir luz. Seu gás pode emitir radiação após o desaparecimento de estrelas antigas, ou antes mesmo que uma população estelar duradoura tenha se formado.
O modelo calcula diretamente como essas galáxias jovens seriam vistas por telescópios como Hubble ou James Webb. O estudo principal reúne mais de 175.000 espectros simulados. Um espectro distribui a luz de acordo com seu comprimento de onda e fornece informações sobre o gás e as estrelas.
Esses resultados continuam sendo os de um modelo, não a prova de que nossa galáxia seguiu exatamente essa história. Algumas hipóteses sobre as estrelas e sua produção de elementos ainda limitam os cálculos. A comparação com as observações poderia justamente permitir identificar o que está faltando.
O projeto MEGATRON deve continuar até 2030. Está previsto que uma nova geração de simulações utilize 40 milhões de horas de computação em supercomputadores britânicos. Isso servirá para aumentar a precisão e confrontar mais esses cenários com os dados do James Webb e com as estrelas antigas de nossa vizinhança.