É fácil imaginar o centro da Via Láctea como uma estrutura que sempre esteve ali. Sagitário A* ocupa o coração da galáxia, bilhões de estrelas se acumulam ao redor e uma enorme barra estelar atravessa suas regiões internas. Porém, a história real provavelmente foi muito mais turbulenta.
Uma equipe internacional criou uma simulação hidrodinâmica de alta resolução de uma galáxia com massa semelhante à Via Láctea e permitiu que ela evoluísse durante 4 bilhões de anos. O resultado mostrou algo surpreendente: várias estruturas semelhantes às observadas em nossa própria galáxia apareceram naturalmente, sem que os pesquisadores precisassem inseri-las artificialmente no modelo.
Uma barra de 16 mil anos-luz apareceu sozinha
A simulação faz parte do projeto SMUGGLE-Ring. Durante aproximadamente o primeiro bilhão de anos, uma barra estelar surgiu espontaneamente no disco da galáxia.
Ela continuou crescendo até atingir cerca de cinco quiloparsecs, aproximadamente 16 mil anos-luz. Essa dimensão é comparável à escala da barra existente na própria Via Láctea.
Mas a estrutura não era apenas um enorme agrupamento de estrelas atravessando o centro.
Sua gravidade começou a alterar as órbitas do material presente no disco galáctico. Com isso, parte do gás perdeu momento angular e passou a viajar em direção às regiões internas.
À medida que a barra ficou maior e mais forte, esse transporte tornou-se persistente, levando gás do disco exterior até o quiloparsec central.
Era praticamente uma gigantesca esteira transportadora cósmica.
O centro da galáxia começou a crescer
O fornecimento constante de material permitiu a formação de um disco nuclear de gás pouco depois do aparecimento da barra.
Após aproximadamente 1,5 bilhão de anos de evolução e diversas perturbações, essa região tornou-se suficientemente estável para sustentar a formação de novas estrelas.
Dois componentes começaram então a surgir.
O primeiro foi um disco estelar nuclear, cuja estrutura é sustentada principalmente pela rotação das estrelas. O segundo foi um aglomerado estelar nuclear, muito mais compacto e dominado por movimentos estelares desordenados.
Embora pareçam estruturas independentes, a simulação mostrou que suas histórias estavam profundamente conectadas. Durante boa parte da evolução da galáxia, ambos aumentaram de massa e passaram por episódios semelhantes de formação estelar.
Supernovas ajudaram a empurrar ainda mais gás
A situação ficou ainda mais interessante quando as primeiras gerações de estrelas massivas começaram a morrer.
Essas estrelas produzem intensa radiação e ventos estelares antes de finalmente explodirem como supernovas. Toda essa energia é lançada no gás ao redor em um fenômeno conhecido como retroalimentação estelar.
Normalmente, esse processo pode expulsar gás e interromper temporariamente a formação de estrelas. Na simulação, porém, ele também teve outro efeito.
As perturbações modificaram o momento angular do gás e empurraram parte do material localizado nas bordas do disco nuclear ainda mais para o centro.
Eventos especialmente claros ocorreram aproximadamente aos 1,6 bilhão, 2,8 bilhões e 3,5 bilhões de anos de evolução. Cavidades surgiram nas regiões externas enquanto aumentava a quantidade de material acumulado nos 100 parsecs centrais.
Esses episódios também podiam desencadear novas ondas de formação estelar.
Um aglomerado de 30 milhões de sóis caiu no centro
Nem toda a evolução aconteceu lentamente.
A simulação produziu cerca de 200 aglomerados estelares com massas superiores a 100 mil vezes a do Sol. Um deles se tornou gigantesco, chegando a aproximadamente 30 milhões de massas solares.
Esse aglomerado acabou capturado gravitacionalmente pela barra.
Com o tempo, perdeu energia orbital devido à chamada fricção dinâmica. Depois de atravessar o disco nuclear e completar várias órbitas, terminou se fundindo ao aglomerado central cerca de 2,1 bilhões de anos após o início da simulação.
A colisão provocou um aumento repentino na massa e no tamanho da região central.
O episódio sugere que núcleos galácticos podem crescer por diferentes mecanismos ao mesmo tempo. Algumas estrelas podem nascer diretamente no centro graças ao gás transportado pela barra, enquanto outras chegam dentro de aglomerados formados muito mais longe.
A Via Láctea pode ter passado por algo parecido
A simulação não representa uma gravação do passado da Via Láctea. Também não demonstra que nossa galáxia tenha evoluído exatamente dessa maneira.
Existem diferenças importantes. O disco nuclear produzido virtualmente, por exemplo, ficou maior do que aquele observado atualmente na Via Láctea.
Ainda assim, o experimento mostra como uma galáxia pode construir estruturas extremamente complexas sem depender necessariamente de um único evento extraordinário.
Uma barra transporta gás. Novas estrelas aparecem. Algumas explodem e reorganizam esse material. Aglomerados perdem lentamente suas órbitas e acabam mergulhando no centro.
Hoje, o coração da Via Láctea pode parecer uma estrutura praticamente pronta. A simulação sugere uma possibilidade muito mais fascinante: talvez estejamos apenas observando o estado atual de uma gigantesca máquina cósmica que passou bilhões de anos construindo a si mesma.
