A Via Láctea encontra Andrômeda

Como a nossa galáxia e sua vizinha gigante podem se fundir em uma só, ao longo de bilhões de anos

Passo a passo

Duas vizinhas gigantes

Andrômeda é a coisa mais distante que a maioria das pessoas consegue ver a olho nu: numa noite escura, é uma mancha tênue na constelação de Andrômeda. A luz que vemos saiu dela há cerca de 2,5 milhões de anos. Ela ocupa seis vezes a largura da Lua cheia, embora a olho nu só apareça seu centro brilhante.

As duas são galáxias espirais: discos achatados de estrelas e gás girando em torno de um bojo brilhante, envoltos num halo de matéria escura muito maior. Contando essa matéria escura, cada uma pesa cerca de um trilhão de sóis. O Sol está marcado aqui, a uns 26 mil anos-luz do centro da nossa galáxia.

Medido da Terra

A luz de Andrômeda está desviada para o azul: ela vem em nossa direção a 301 km/s. A maior parte disso é o próprio movimento do Sol em torno da nossa galáxia; em direção ao centro da nossa galáxia, Andrômeda se aproxima a cerca de 115 km/s.

A velocidade ao longo da nossa linha de visada é fácil de medir pelo desvio da luz de uma galáxia. A velocidade através do céu, não: à distância de Andrômeda, mesmo 100 km/s de lado a movem menos de um milionésimo de grau em um século. O Hubble, e depois o telescópio espacial Gaia, mediram esse deslocamento acompanhando suas estrelas contra galáxias muito mais distantes durante anos.

Essa velocidade lateral decide tudo. Se fosse zero, as duas galáxias cairiam direto uma na outra. Ela é pequena, mas não zero, e ainda não se conhece com precisão, então ninguém pode dizer com certeza quão perto elas passarão. Esta é Andrômeda como a vemos, com o disco bem inclinado para nós.

Cara ou coroa

Aqui estão dezenas de futuros que as medições permitem, cada um o caminho de Andrômeda nos próximos 10 bilhões de anos. Em cerca da metade, as duas galáxias se fundem; no resto, passam a distância e nunca mais se encontram.

Em 2025, astrônomos acompanharam os próximos 10 bilhões de anos do Grupo Local em milhares de simulações, cada uma começando de valores diferentes dentro dos erros das medições: as massas, distâncias e movimentos das galáxias. A Via Láctea e Andrômeda se fundiram nesse tempo em só cerca da metade delas, quase sempre por volta de 7,6 bilhões de anos a partir de agora.

As duas maiores companheiras também contam. A Galáxia do Triângulo, caindo em Andrômeda, torna a fusão mais provável; a Grande Nuvem de Magalhães, cuja órbita cruza a delas em ângulo reto, a torna menos provável. A história segue um futuro em que elas se fundem. Medições melhores, sobretudo do movimento lateral de Andrômeda, vão dizer qual é.

Uma pequena galáxia cai

A Grande Nuvem de Magalhães está a 160 mil anos-luz e é fácil de ver a olho nu do hemisfério sul. Com sua matéria escura, ela tem mais de um décimo da massa da Via Láctea. Ao atravessar o halo da nossa galáxia, junta atrás de si um rastro de matéria escura que a puxa de volta: é o atrito dinâmico, o mesmo freio que vai trazer Andrômeda.

As marés a despedaçam enquanto cai, e suas estrelas acabam espalhadas pela Via Láctea, como já estão as de muitas galáxias menores engolidas antes dela. Como ela é despedaçada está desenhado aqui: só simulações que acompanham a atração de cada estrela sobre todas as outras podem mostrar isso em detalhe.

A companheira de Andrômeda

A Galáxia do Triângulo é a terceira maior do Grupo Local, uma espiral com pouco mais da metade da largura da Via Láctea, a 2,8 milhões de anos-luz de nós. Como Andrômeda, ela mal pode ser vista a olho nu sob um céu muito escuro. Parece estar caindo em direção a Andrômeda pela primeira vez.

Sua atração importa para o nosso próprio futuro. Ao cair em Andrômeda, ela a puxa de lado, e nas simulações do estudo isso tornou mais provável uma fusão com a Via Láctea. Aqui também está desenhado como suas estrelas são despedaçadas e espalhadas por Andrômeda.

Aproximando-se

Tempo acelerado: ao longo de bilhões de anos as duas galáxias caem uma na direção da outra, cada vez mais depressa, puxadas pela gravidade mútua. Andrômeda cresce no nosso céu noturno.

A maior parte do que as puxa é matéria escura: o halo de cada galáxia pesa várias vezes suas estrelas e se estende por centenas de milhares de anos-luz. Quando os halos se sobrepõem, freiam um ao outro, e é isso que desacelera as galáxias o bastante para se fundirem.

Da Terra, Andrômeda pareceria cada vez maior e mais brilhante até encher boa parte do céu, com o disco inclinado como o vemos hoje. Até lá, porém, o Sol terá mudado: daqui a cerca de cinco bilhões de anos ele começa a inchar numa gigante vermelha.

A primeira passagem

Cada galáxia puxa mais o lado próximo da outra do que o lado distante, esticando-a. O quanto um disco é rasgado depende de como ele gira: o de Andrômeda gira no mesmo sentido da órbita, então suas estrelas externas são arrastadas e lançadas para fora, enquanto o da Via Láctea, girando contra, resiste melhor.

As galáxias atravessam os halos de matéria escura uma da outra, que as freiam e lhes roubam velocidade. Suas estrelas quase nunca se chocam: estão tão afastadas que, mesmo com duas galáxias inteiras sobrepostas, uma colisão entre duas estrelas é raríssima.

Separadas, e de volta

Sem o freio da matéria escura, poderiam voltar a se afastar muito. Com ele, cada passagem tira mais energia da órbita, então a próxima vem mais cedo e mais perto. Nas simulações do estudo, a maioria das fusões veio na segunda passagem.

Enquanto isso, os discos agitados se acalmam um pouco, mas as estrelas lançadas na primeira passagem continuam se afastando, formando correntes e camadas tênues em volta das duas galáxias, como as que os astrônomos veem em volta de muitas galáxias que encontraram outra.

A fusão

Quando as galáxias se fundem, a atração sobre cada estrela muda depressa, transformando seus giros ordenados em laços em todas as direções. Nuvens de gás se chocam e podem provocar uma explosão de estrelas novas, e o gás que cai no centro pode alimentar os buracos negros, que com o tempo também afundam juntos e se fundem.

O buraco negro da Via Láctea, Sagitário A*, pesa cerca de quatro milhões de sóis, e o de Andrômeda cerca de cem milhões. Como o fim da fusão se desenrola está desenhado aqui conforme mostram as simulações completas, pois as estrelas mostradas não se atraem entre si.

Uma só galáxia

Algumas centenas de milhões de anos depois, as duas se tornaram uma galáxia redonda de estrelas velhas, sem braços espirais: uma galáxia elíptica, às vezes chamada de Lactômeda.

Galáxias elípticas são comuns entre as maiores galáxias que vemos, e acredita-se que muitas se formaram em fusões como esta. Com pouco gás restante, nascem poucas estrelas novas, e ao longo de bilhões de anos a luz da galáxia fica mais vermelha à medida que suas estrelas azuis e brilhantes morrem.

A Grande Nuvem de Magalhães e a Galáxia do Triângulo fazem parte dela, e muitas das galáxias menores do Grupo Local podem seguir. Até lá, as galáxias de fora do grupo terão se afastado mais, levadas pela expansão do universo.

Onde o Sol vai parar

O Sol sobrevive à fusão, como quase todas as estrelas. Neste futuro, ele termina mais longe do centro da nova galáxia do que está hoje do centro da nossa.

As simulações da fusão concordam que o Sol provavelmente é levado mais para fora, embora seja impossível prever exatamente onde. As estrelas vizinhas não chegariam perto o bastante para perturbar os planetas: mesmo enquanto as galáxias se fundem, as estrelas ficam a trilhões de quilômetros umas das outras.

Até lá, o Sol não será mais a estrela que é hoje. Daqui a cerca de 7,6 bilhões de anos ele atinge seu tamanho máximo como gigante vermelha, depois expulsa suas camadas externas e vira uma anã branca, uma brasa fraca do tamanho da Terra, ainda girando na nova galáxia.