No início do Universo, há mais de 10 bilhões de anos, várias galáxias gigantes estavam formando estrelas a uma velocidade mais de 100 vezes superior à da Via Láctea.
Por Redação, com Europa Press – de Tóquio
Observações com os telescópios James Webb e ALMA revelaram uma galáxia espiral barrada maciça e extremamente ativa no universo primitivo.
A pesquisa, liderada por Shuo Hang, do Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ) e da Universidade de Nagoya, indica que, em comparação com as galáxias modernas, essa galáxia gigante tem semelhanças importantes na forma e diferenças no movimento do gás. O estudo foi publicado na revista Nature.
No início do Universo, há mais de 10 bilhões de anos, várias galáxias gigantes estavam formando estrelas a uma velocidade mais de 100 vezes superior à da Via Láctea. Embora existam algumas galáxias que experimentam a formação de estrelas em uma taxa semelhante, mesmo no universo atual, quase todas elas são galáxias em colisão ou fusão. Com base nisso, os cientistas presumiram que essas intensas explosões de formação de estrelas em galáxias gigantes também se devem a um grande influxo de gás em seus centros como resultado de colisões ou fusões galácticas, e que elas evoluem para galáxias elípticas gigantes quando o gás se esgota.
As galáxias gigantes estão localizadas longe da Terra e são obscurecidas por enormes quantidades de poeira geradas pela intensa formação de estrelas, o que dificulta sua observação em comprimentos de onda ópticos. Até recentemente, sua forma e o mecanismo (processo físico) que impulsiona essas explosões de formação estelar permaneciam desconhecidos.
No entanto, observações recentes de imagens em infravermelho com o Telescópio Espacial James Webb revelaram galáxias gigantes cobertas de poeira, revelando a existência de muitas galáxias gigantes com uma notável estrutura de disco. Isso levantou uma nova questão: Por que as galáxias gigantes que se parecem com galáxias de disco comuns experimentam explosões tão intensas de formação de estrelas?
Uma equipe de pesquisa liderada por Huang concentrou-se em uma galáxia gigante com uma estrutura espiral barrada no Universo há 11,1 bilhões de anos. A galáxia chamada J0107a, localizada em um redshift de z=2,467, foi descoberta por acaso em 2014 durante a observação da galáxia VV114, que se fundiu nas proximidades.
Imagens em infravermelho próximo da VV114 obtidas pelo Telescópio Espacial James Webb em 2023 revelaram que a J0107a é um exemplo excepcionalmente maciço de uma galáxia monstro, com uma massa dez vezes maior que a da Via Láctea e uma taxa de formação de estrelas aproximadamente 300 vezes maior que a da Via Láctea.
Ainda mais impressionante, a J0107a tem uma estrutura espiral barrada perfeita, uma das maiores e mais distintas de qualquer galáxia nesta era cósmica. Sua forma se assemelha mais às galáxias espirais barradas modernas do que qualquer outra galáxia monstro observada anteriormente.
Embora sejam necessárias mais informações sobre a cinemática do gás para explorar os fatores por trás da intensa formação de estrelas da J0107a, as observações espectroscópicas de uma galáxia coberta de poeira são extremamente complexas, mesmo com o Telescópio Espacial James Webb.
A equipe de pesquisa usou o ALMA para observar linhas de emissão de monóxido de carbono e átomos de carbono neutros e descobriu que a J0107a se assemelha muito às galáxias espirais barradas modernas, como a Via Láctea, tanto no formato de sua estrutura de barras quanto na distribuição e no movimento do gás associado. No entanto, a equipe também descobriu que, enquanto a proporção de gás na estrutura da barra de uma galáxia moderna é inferior a 10% da massa total, a da J0107a é muito alta, em torno de 50%.
Estrelas e gás
Os dados mostram que a estrutura da barra da J0107a, composta de estrelas e gás com uma massa muito maior do que a das galáxias modernas, agita o disco, criando um fluxo de gás a uma velocidade de várias centenas de quilômetros por segundo dentro de 20.000 anos-luz ao redor do centro da galáxia, equivalente à distância entre o centro da Via Láctea e o sistema solar.
Parte desse gás cai no centro da galáxia, causando intensa formação de estrelas. Nenhum estudo teórico anterior sobre a formação de galáxias previu a existência de uma galáxia gigante com essa estrutura de barras.
Esta é a primeira observação direta bem-sucedida de uma explosão de formação de estrelas induzida pelo influxo de gás de uma estrutura de barra no Universo primitivo. As teorias convencionais sobre a formação e evolução de galáxias gigantes presumem que a intensa formação de estrelas ocorre devido a colisões e fusões galácticas ou à instabilidade gravitacional de seus discos, transformando-as posteriormente em galáxias elípticas ao longo de centenas de milhões de anos.
Enquanto isso, supõe-se que a J0107a tenha desenvolvido uma forma semelhante à de uma galáxia espiral barrada moderna, mantendo as propriedades físicas extremas de uma galáxia gigante, ao longo de centenas de milhões de anos no Universo primitivo, apenas 2,6 bilhões de anos após o Big Bang.