Anteriormente pensava-se que as galáxias pós-explosão estelar, ou PSBs, expeliam todo o seu gás em explosões violentas, levando à quiescência, um momento em que as galáxias param de formar estrelas. Mas os cientistas que usam o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) descobriram que, em vez disso, os PSBs condensam e retêm esse gás turbulento e não o usam para formar estrelas. A impressão deste artista destaca a compacidade do gás molecular em um PSB e sua falta de formação de estrelas.
Os cientistas descobrem que as galáxias pós-explosão estelar condensam seu gás em vez de expulsá-lo, levantando a questão: o que realmente as impede de formar estrelas?
Galáxias pós-explosão estelar foram anteriormente pensadas para espalhar todo o seu gás e poeira – o combustível necessário para a criação de novas estrelas – em explosões violentas de energia e com velocidade extraordinária. Agora, novos dados do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) revelam que essas galáxias não espalham todo o seu combustível de formação de estrelas, afinal. Em vez disso, após seu suposto fim, essas galáxias adormecidas retêm e comprimem grandes quantidades de gás turbulento e altamente concentrado. Mas, ao contrário da expectativa, eles não a estão usando para formar estrelas.
Na maioria das galáxias, os cientistas esperam que o gás seja distribuído de maneira semelhante à luz das estrelas. Mas para galáxias pós-starburst, ou PSBs, esse não é o caso. Os PSBs são diferentes de outras galáxias porque nascem após colisões violentas ou fusões entre galáxias. As fusões de galáxias normalmente desencadeiam explosões massivas de formação de estrelas, mas em PSBs, essa explosão diminui e para quase completamente assim que começa. Como resultado, os cientistas acreditavam anteriormente que pouco ou nenhum combustível de formação de estrelas restava nas fábricas centrais de formação de estrelas dessas galáxias. E até agora, a crença era de que os gases moleculares haviam sido redistribuídos para raios muito além das galáxias, seja por processos estelares ou pelos efeitos de buracos negros. Os novos resultados desafiam essa teoria.
Acreditava-se anteriormente que as galáxias pós-explosão estelar expeliam todo o seu gás molecular, um comportamento que fazia com que parassem de formar estrelas. Novas observações revelaram que essas galáxias realmente retêm e condensam o combustível de formação de estrelas perto de seus centros e não o usam para formar estrelas. Aqui, dados de rádio do PSB 0570.537.52266 sobrepostos em imagens ópticas do Telescópio Espacial Hubble, mostram a densa coleção de gás perto do centro da galáxia.
“Sabemos há algum tempo que grandes quantidades de gás molecular permanecem nas proximidades dos PSBs, mas não conseguimos dizer onde, o que, por sua vez, nos impediu de entender por que essas galáxias pararam de formar estrelas. Agora, descobrimos uma quantidade considerável de gás remanescente dentro das galáxias e esse gás remanescente é muito compacto”, disse Adam Smercina, astrônomo da Universidade de Washington e principal investigador do estudo. “Embora esse gás compacto devesse formar estrelas com eficiência, não é. Na verdade, é menos de 10% tão eficiente quanto se espera que o gás compacto seja.”
Além de ser compacto o suficiente para formar estrelas, o gás nas galáxias adormecidas ? ou quiescentes ? observadas tinha outra surpresa reservada para a equipe: muitas vezes estava localizado centralmente, embora nem sempre, e era surpreendentemente turbulento. Combinadas, essas duas características levaram a mais perguntas do que respostas para os pesquisadores.
“As taxas de formação de estrelas nos PSBs que observamos são muito mais baixas do que em outras galáxias, embora pareça haver bastante combustível para sustentar o processo”, disse Smercina. “Neste caso, a formação de estrelas pode ser suprimida devido à turbulência no gás, assim como um vento forte pode suprimir um incêndio. No entanto, a formação de estrelas também pode ser aprimorada pela turbulência, assim como o vento pode atiçar as chamas, então entender o que está gerando essa energia turbulenta e como exatamente ela está contribuindo para a dormência é uma questão restante deste trabalho.”
Cientistas que estudam galáxias pós-explosão estelar, ou PSBs, descobriram que elas não se comportam como esperado. Acreditava-se anteriormente que os PSBs espalhavam seu gás à medida que se tornavam inativos. Novas observações revelaram que essas galáxias realmente se agarram a esse gás e o compactam perto de seus centros. O PSB 0379.579.51789 é a única exceção no estudo. Aqui, dados de rádio da galáxia sobrepostos em imagens ópticas do Telescópio Espacial Hubble revelam que, embora a galáxia tenha mantido seu combustível de formação de estrelas, a coleção de gás está localizada fora do centro.
Decker French, astrônomo da Universidade de Illinois e coautor da pesquisa, acrescentou: “Esses resultados levantam a questão de quais fontes de energia estão presentes nessas galáxias para gerar turbulência e impedir que o gás forme novas estrelas. Uma possibilidade é a energia do disco de acreção dos buracos negros supermassivos centrais nessas galáxias.”
Uma compreensão clara dos processos que governam a formação de estrelas e galáxias é fundamental para contextualizar o Universo e nosso lugar nele. A descoberta de gás turbulento e compacto em galáxias adormecidas dá aos pesquisadores mais uma pista para resolver o mistério de como as galáxias em particular vivem, evoluem e morrem ao longo de bilhões de anos. E isso significa pesquisas futuras adicionais com a ajuda do receptor de 1,3 mm do ALMA, que vê o invisível com clareza absoluta.
J.D. Smith, astrônomo da Universidade de Toledo e coautor da pesquisa, disse: “Há muito sobre a evolução de uma galáxia típica que não entendemos e a transição de suas vibrantes vidas de formação de estrelas para a quiescência é um dos períodos menos compreendidos. Embora pós-estrelas fossem muito comuns no início do Universo, hoje elas são bastante raras. Isso significa que os exemplos mais próximos ainda estão a centenas de milhões de anos-luz de distância, mas esses eventos prenunciam o resultado potencial de uma colisão, ou fusão, entre a Via Láctea e a Galáxia de Andrômeda daqui a vários bilhões de anos. Somente com o incrível poder de resolução do ALMA poderíamos perscrutar profundamente os reservatórios moleculares deixados para trás ‘depois da queda’.”
Smercina acrescentou: “Muitas vezes, nós, astrônomos, intuímos as respostas para nossas próprias perguntas antes das observações, mas desta vez aprendemos algo completamente inesperado sobre o Universo”.
Publicado em 29/04/2022 08h38
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