Os astrônomos descobriram mais de 200 estrelas variáveis ??distantes conhecidas como estrelas RR Lyrae no halo estelar da Via Láctea. A mais distante dessas estrelas está a mais de um milhão de anos-luz da Terra, quase metade da distância de nossa galáxia vizinha, Andrômeda, que fica a cerca de 2,5 milhões de anos-luz de distância.

As pulsações e o brilho característicos das estrelas RR Lyrae as tornam excelentes "velas padrão" para medir distâncias galácticas. Essas novas observações permitiram aos pesquisadores traçar os limites externos do halo da Via Láctea.

“Este estudo está redefinindo o que constitui os limites externos de nossa galáxia”, disse Raja GuhaThakurta, professor e presidente de astronomia e astrofísica na UC Santa Cruz. "Nossa galáxia e Andrômeda são tão grandes que quase não há espaço entre as duas galáxias."

GuhaThakurta explicou que o componente do halo estelar de nossa galáxia é muito maior que o disco, que tem cerca de 100.000 anos-luz de diâmetro. Nosso sistema solar reside em um dos braços espirais do disco. No meio do disco há uma protuberância central e ao redor dela está o halo, que contém as estrelas mais antigas da galáxia e se estende por centenas de milhares de anos-luz em todas as direções.

"O halo é a parte mais difícil de estudar porque os limites externos estão muito distantes", disse GuhaThakurta. "As estrelas são muito esparsas em comparação com as altas densidades estelares do disco e do bojo, mas o halo é dominado por matéria escura e, na verdade, contém a maior parte da massa da galáxia."

Yuting Feng, um estudante de doutorado que trabalha com GuhaThakurta na UCSC, liderou o novo estudo e está apresentando suas descobertas em duas palestras na reunião da American Astronomical Society em Seattle em 9 e 11 de janeiro.

De acordo com Feng, estudos de modelagem anteriores calcularam que o halo estelar deveria se estender por cerca de 300 kiloparsecs ou 1 milhão de anos-luz do centro galáctico. (Os astrônomos medem as distâncias galácticas em kiloparsecs; um kiloparsec é igual a 3.260 anos-luz.) As 208 estrelas RR Lyrae detectadas por Feng e seus colegas variam em distância de cerca de 20 a 320 kiloparsecs.

“Fomos capazes de usar essas estrelas variáveis ??como rastreadores confiáveis ??para determinar as distâncias”, disse Feng. “Nossas observações confirmam as estimativas teóricas do tamanho do halo, então esse é um resultado importante”.

As descobertas são baseadas em dados do Next Generation Virgo Cluster Survey (NGVS), um programa que usa o Telescópio Canadá-França-Havaí (CFHT) para estudar um aglomerado de galáxias muito além da Via Láctea. A pesquisa não foi projetada para detectar estrelas RR Lyrae, então os pesquisadores tiveram que retirá-las do conjunto de dados. O Aglomerado de Virgem é um grande aglomerado de galáxias que inclui a galáxia elíptica gigante M87.

“Para obter uma exposição profunda de M87 e das galáxias ao seu redor, o telescópio também capturou as estrelas do primeiro plano no mesmo campo, então os dados que usamos são uma espécie de subproduto dessa pesquisa”, explicou Feng.

Segundo GuhaThakurta, a excelente qualidade dos dados do NGVS permitiu à equipe obter a caracterização mais confiável e precisa de RR Lyrae nessas distâncias. RR Lyrae são estrelas antigas com propriedades físicas muito específicas que as fazem expandir e contrair em um ciclo de repetição regular.

"A maneira como o brilho varia parece um eletrocardiograma - eles são como os batimentos cardíacos da galáxia - então o brilho aumenta rapidamente e diminui lentamente, e o ciclo se repete perfeitamente com essa forma muito característica", disse GuhaThakurta. "Além disso, se você medir seu brilho médio, é o mesmo de estrela para estrela. Essa combinação é fantástica para estudar a estrutura da galáxia."

O céu está cheio de estrelas, algumas mais brilhantes que outras, mas uma estrela pode parecer brilhante porque é muito luminosa ou porque está muito próxima, e pode ser difícil perceber a diferença. Os astrônomos podem identificar uma estrela RR Lyrae a partir de suas pulsações características e, em seguida, usar o brilho observado para calcular a que distância ela está. Os procedimentos não são simples, no entanto. Objetos mais distantes, como quasares, podem se disfarçar como estrelas RR Lyrae.

“Apenas os astrônomos sabem como é doloroso obter rastreadores confiáveis ??dessas distâncias”, disse Feng. "Esta amostra robusta de estrelas distantes RR Lyrae nos dá uma ferramenta muito poderosa para estudar o halo e testar nossos modelos atuais do tamanho e massa de nossa galáxia."

Este estudo é baseado em observações obtidas com MegaPrime/MegaCam, um projeto conjunto de CFHT e CEA/IRFU, no Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT), que é operado pelo National Research Council (NRC) do Canadá, o Institut National des Sciences de l'Univers do Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) da França e da Universidade do Havaí.