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Atividade Financiada

Revelando a história evolutiva da Via Láctea com recurso à Arqueologia Galáctica

Unraveling the evolutionary history of the Milky Way with Galactic Archaeology

Referência
2024.15303.PEX
Data de Início do Projeto
2026-02-16
Data de Fim do Projeto
2027-08-15
Investigador Principal
Área Científica
Ciências exatas
Programa de Financiamento
Concurso para Projetos de Investigação de caráter Exploratório em Todos os Domínios Científicos 2024

Resumo

O desvendar da história evolutiva da Via Láctea é um problema de longa data da astrofísica moderna [2,27,29,30]. A nossa galáxia é um puzzle complexo, albergando várias populações estelares tais como o disco, o bojo, a barra e o halo. Estas populações têm propriedades cinemáticas e químicas distintas que revelam épocas específicas de formação e os diferentes processos que moldaram a sua evolução. O objectivo da Arqueologia Galáctica [17,28,31,42] é o de reconstituir esta história evolutiva a partir da quimio-cinemática actual das estrelas que compõem estas populações. Como em qualquer empreendimento arqueológico, a capacidade de determinar a cronologia de eventos passados é de suma importância para a arqueologia Galáctica. A Asterossismologia [8,11,23], ou o estudo de estrelas pela observação das suas oscilações naturais, possibilita a medição de idades estelares com precisão e exactidão sem paralelo, acrescentando uma nova dimensão a estudos populacionais da Galáxia. Este projecto – ArqueoGal – fará uso de idades estelares sísmicas de modo a quebrar degenerescências em modelos quimio-cinemáticos e assim abordar o problema multidimensional da evolução da Galáxia. Dicotomia do Disco O disco é a principal componente da Via Láctea [16,32,33], desempenhando por isso um papel central na arqueologia Galáctica. Evidência da presença de um disco geometricamente fino (pequena altura de escala) e de um outro grosso (grande altura de escala) é conhecida há várias décadas [2]. Estudos iniciais sugeriram que as estrelas do disco grosso, cinematicamente mais quentes, tinham também uma abundância sistematicamente maior de elementos a em relação ao ferro, [a/Fe], um importante indicador da escala temporal e eficiência da formação estelar. No entanto, estudos posteriores, baseados em grandes amostras estelares seleccionadas com base na cinemática, revelaram uma sobreposição em termos de [a/Fe] entre os dois discos. Vários rastreios espectroscópicos viriam a identificar uma lacuna no plano [a/Fe]-[Fe/H], revelando duas sequências conhecidas como os discos a-pobre e a-rico [1,16]. A diferença de idades entre as estrelas pertencentes a estes dois discos é marcante [15,31], com estrelas no primeiro tendo idades típicas de ~2 Ga, enquanto as do segundo rondam os ~11 Ga. A idade é, portanto, o factor de distinção entre estas duas componentes. Evolução do Disco Vários modelos da evolução do disco foram propostos para explicar as observações. Argumentou-se que a distribuição bimodal de [a/Fe] na vizinhança solar é resultado de uma migração radial [17,32,33], com estrelas ricas em elementos a tendo origem no disco interior. Alternativamente, esta bimodalidade pode reflectir uma formação abrupta do disco a-rico, p. ex., através de um processo bifásico [16], segundo o qual o disco a-rico forma-se cedo através da rápida acumulação de gás e o disco a-pobre forma-se posteriormente como resultado de uma acumulação mais lenta. Além disso, simulações cosmológicas de N-corpos revelaram que múltiplos e pequenos episódios de fusão com satélites ricos em gás podem resultar num disco cinematicamente quente, compacto, grosso e antigo (a-rico). Um disco cinematicamente mais frio, mais extenso, fino e novo (a-pobre) começaria então a formar-se numa época posterior, finda a actividade de fusão. Estas simulações prevêem ainda o muito debatido arqueamento do disco [32-34]. Objectivo, Métodos e Inovação ArqueoGal produzirá o primeiro mapa crono-quimio-cinemático panorâmico de alta resolução do disco da Via Láctea. Tal mapa permitir-nos-á abordar várias questões-chave da arqueologia Galáctica, a saber: (i) a origem das duas populações quimicamente distintas do disco, (ii) os processos dinâmicos que levam ao seu arqueamento e (iii) a eficiência da migração radial. Faremos uso de estrelas gigantes vermelhas para sondar o disco até distâncias de vários quiloparsecs. Idades sísmicas serão determinadas para estas estrelas com base em fotometria da missão TESS da NASA [10,15,44]. Em seguida, combinaremos idades, astrometria e cinemática da missão Gaia da ESA [20], e abundâncias químicas do rastreio APOGEE [41,43], antes de realizar cálculos de modelação da Galáxia [22,32,33]. A dimensão temporal trazida pela asterossismologia constitui a inovação científica deste projecto. Além disso, será introduzida uma inovação metodológica com o desenvolvimento de uma ferramenta de Inteligência Artificial para a classificação automática de populações estelares. Impacto e Actualidade ArqueoGal levar-nos-á além do estado da arte, permitindo a investigação resolvida no tempo da evolução da Galáxia. A equipa é altamente internacionalizada, interdisciplinar e líder mundial nas áreas da arqueologia Galáctica e asterossismologia. O projecto tirará partido da liderança de membros da equipa nos consórcios TESS e Gaia. Por fim, ArqueoGal tem o potencial de construir um legado duradouro, com implicações para a definição científica da missão PLATO (ESA) e do rastreio 4MOST (ESO).

Instituições

Instituições Principais

  • Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA)

Outras Instituições

  • Department of Physics and Astronomy "Galileo Galilei", University of Padova (DFA-UNIPD)
  • Department of Physics and Astronomy "Augusto Righi", University of Bologna (DIFA-UNIBO)

Financiamento 59.935,98 €

Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - Portugal

59.935,98 €